SURVEY GEOTEKNIK LAPANGAN
1. PENDAHULUAN
Untuk dapat
melakukan analisis-analisis geoteknik (mekanika tanah dan teknik pondasi) yang
benar dan baik, sangat diperlukan data tanah bawah permukaan yang lengkap.
Data-data tersebut ada yang diperoleh langsung dari survey geoteknik lapangan,
ada yang diperoleh dari hasil uji laboratorium terhadap contoh-contoh tanah
yang diambil dari bawah permukaan. Kedalaman di bawah permukaan tanah dari mana
data-data tersebut diperlukan dapat beberapa meter bahkan puluhan meter di
bawah permukaan tanah, sehingga dengan demikian diperlukan survey lapangan yang
mampu mendeteksi bahkan mengambil contoh-contoh tanah, dan melakukan pengetesan
di/dari kedalaman tersebut di atas. Survey lapangan tersebut dapat berupa
penggunaan dan interpretasi foto udara dan remote sensing, metode
geofisik, metode geolistrik, sumur uji (test
pit) (dangkal), pemboran (boring)), dangkal sampai dalam, uji
penetrasi (uji sondir- cone penetration test – CPT), uji penerasi baku (standard penetration test – SPT), uji vane shear test, dan lain-lain.
2. PETA GEOLOGI dan FOTO UDARA
Direktorat
Geologi mempunyai dan menerbitkan peta geologi untuk hampir seluruh Indonesia.
Peta geologi permukaan dapat dipesan pada Direktorat Geologi untuk daerah yang
diperlukan. Pada peta tersebut ditunjukkan usia, nama batuan, dan formasi
batuan atau jenis tanah permukaan. Dari pengalaman, dapat diduga jenis tanah di
bawah permukaan dan bahkan kedalamannya secara garis besar.
Dalam peta geologi diperlihatkan juga
lokasi sungai, jalan desa, dan jalan besar sehingga sangat berguna untuk
menentukan lokasi-lokasi survey sebelum topografi dibuat yang sering dibuat
bersamaan dengan survey geoteknik.
Dari foto udara yang biasanya dibuat overlapping
kalau dilihat dan diinterpretasikan dengan stereoskop dapat
memperlihatkan relief tanah permukaan.
3. METODE GEOFISIK
Berbeda dengan pemboran,
metode ini dapat mencakup area yang luas secara cepat dan relatif murah. Metoda
ini tepat sekali digunakan untuk memilih lokasi yang tepat sebuah bendungan,
terowongan, jalan raya, dan bangunan-bangunan besar lainnya. Dapat juga
digunakan untuk menentukan lokasi deposit material bangunan seperti kerikil
atau batu.
Metode geofisik ada 2 macam
yaitu metode seismik dan metode geolistrik.
3.1 METODE SEISIMIK
Dalam
metode ini, pada suatu titik yang direncanakan akan dibuat sebuah ledakan, atau
palu yang besar dipukulkan pada permukaan tanah dan waktu yang diperlukan untuk
gelombang akibat ledakan atau pukulan tadi mencapai beberapa Geophone yang
ditempatkan pada jarak-jarak yang berbeda-beda kemudian diukur. Sifat elastis
lapisan-lapisan tanah yang berbeda adalah berbeda pula dan atas dasar refraksi
dan refleksi gelombang melalui lapisan yang berbeda-beda sifat elastisitasnya
ini akan dapat dibuat profil lapisan-lapisan tanah di bawah permukaan.
3.2 METODE
GEOLISTRIK (Resistivity Method)
Sebuah alat resistimeter
diletakkan di tengah kabel-kabel penghubung yang menghubungkan alat
resistimeter dengan titik-titik duga dan pada jarak-jarak tertentu ditanam sebuah
elektroda untuk menyalurkan arus listrik ke dalam tanah. Arus listrik yang
disalurkan biasanya antara 150 – 600 Volt, tergantung dari kondisi tanah bawah
permukaan dalam menyalurkan arus listrik. Dari berbagai jarak yang berbeda-beda
diperoleh data-data mengenai harga-harga tahanan listrik dari tanah.
Atas dasar perbedaan dari konduktivity
dan resistivity listrik dari lapisan-lapisan tanah dari
kedalaman-kedalaman yang berbeda-beda, yang diukur dari potensial dan
pengaliran arus listrik antar elektroda - elektroda tersebut di atas dari arus
listrik yang disalurkan dari sumber listrik yang dipakai (accu), dengan
cara-cara analisis yang baku dapat ditentukan pelapisan-pelapisan tanah bawah
permukaan ke arah vertikal maupun horizontal sampai kedalaman maksimum. 30 m.
Dapat dipakai untuk membuat prakiraan kasar jenis pondasi Dam atau struktur
bangunan.
4. SUMUR UJI (Test Pit)
Biasanya
sumur uji dimaksudkan untuk melihat secara langsung kondisi tanah di lapangan:
caranya denga menggali lubang yang cukup besar sehingga orang bisa masuk sampai
kedalaman air tanah atau sampai kedalaman 1 – 2 m saja, dapat juga dilakukan
dengan mesin seperti BackHoe dan Shovel. Dari pengamatan pada
bidang vertikal di dalam lubang dapat diidentifikasi jenis-jenis tanah, warna,
bau, kedalamam muka air tanah dan struktur umumnya dapat juga diambil contoh
tanah asli dengan memasukkan tabung sampler ke dalam tanah. Di dalam lubang
dapat juga dilakukan uji penetrasi dengan alat pocket penetrometer.
5. PEMBORAN dan PENGAMBILAN CONTOH TANAH
Pemboran tanah adalah
pembuatan lubang ke dalam tanah dengan menggunakan alat bor manual maupun alat
bor mesin untuk tujuan sebagai berikut:
1) Mengindentifikasi
jenis tanah sepanjang kedalaman bor
2) Untuk
mengambil contoh tanah asli
3) Untuk
melakukan uji SPT, Vane Shear Test, Pressumeter Test dll.
6. PENGAMBILAN CONTOH TANAH (Soil
Sampling)
Ada dua jenis contoh tanah
yang dikenal yaitu yang contoh tanah asli (tidak terganggu) dan tidak asli
(terganggu), tergantung dari cara pengambilannya. Contoh tanah asli adalah
contoh tanah yang struktur butiran dan kadar airnya sama dengan struktur dan
kadar air ditempat aslinya didalam tanah. Contoh tanah asli harus mewakili
dengan baik tanah dikedalaman tempat asalnya (representative sample).
Untuk mempertahankan kondisi tersebut pengambilan dan penyimpanannya memerlukan
teknik tertentu.
Uji laboratorium untuk
memperoleh parameter-parameter kekuatan geser, konsolidasi dan kompresibilitas
dan untuk mengukur berat volumenya harus dilakukan terhadap contoh tanah asli.
Contoh tanah asli diambil
dari dalam lubang bor dari kedalaman yang direncanakan atau dari kedalaman
dimana terdapat perubahan jenis, karena warna, bau, kekerasan, butiran dari
tanah selama pengeboran. Biasanya, contoh tanah asli diambil dari setiap perubahan
kedalaman 2 s/d 3 meter, dan dari setiap ada perubahan jenis tanah, yang
dipantau selama pengeboran.
7. UJI PENETRASI (Penetration
Test)
Uji penetrasi yang banyak
digunakan adalah uji penetrasi baku (standart penetration test). Uji
penetrasi baku ini telah diatur menurut ASTM D-1586. Yang dimaksud dengan N
pada SPT adalah jumlah tumbukan yang diperlukan untuk memasukkan tabung Split
Spoon kedalam tanah sedalam 12 inchi disebut nilai N SPT.
Yang disebut tabung Split
Spoon adalah tabung yang berdiameter 2 in dan diameter dalam 1,5 in panjang
18 s/d 30 in yang dibelah menjadi dua bagian kearah memanjangnya. Peralatan
lainnya adalah palu pancang atau hammer yang beratnya 63,5 kg dan tinggi jatuhnya selama menunggu adalah 30
in.
Cara kerja SPT sebagai berikut :
- Lakukan
pemboran sampai kedalaman dimana akan diuji SPT. Kemudian bersihkan lubang bor
dari tanah lepas.
- Pasang Split
Spoon pada pipa bor, dan masukkan kedalam tanah hasil pengeboran diatas.
- Pada bagian
atas pipa bor, pasangkan hammer beserta bagian-bangian pelengkapnya.
- Lakukan
penumbukan, sehingga split spoon masuk (terpenetrasi) sedalam 3 x 6 in
dan hitung jumlah tumbukan untuk penetrasi pertama, kedua dan ketiga.
- Jumlah
tumbukan untuk penetrasi 2 x 6 in, kedua dan ketiga disebut nilai N (SPT).
8. UJI SONDIR (Cone Penetration
Test-CPT)
Komponen utama dari uji
sondir adaolah konus yang dimasukkan kedalam tanah dengan cara ditekan. Tekanan
pada ujung konus pada saat konus bergerak kebawah karena ditekan dan tekanan
geser pada dinding konus pada saat dinding konus bergeser kebawah karena
ditekan, diukur dan pada manometer diatas permukaan tanah pada setiap kedalaman
tertentu didalam tanah.
Uji sondir ini relatif murah
dan cepat memberikan hasil dibanding dengan uji geoteknik lapangan lainnya. Di
Indonesia, uji sondir telah dikenal sejak tahun 1950-an, dan di Indonesia pula
konus Begemann pertama ditemukan oleh Prof. Begemann yang saat itu adalah dosen
di ITB.
Sampai sekarang ini hasil
uji sondir dipakai untuk tujuan-tujuan seperti di bawah ini :
1). Evaluasi kondisi tanah bawah pemukaan di lapangan, atau stratigrafi
(menduga struktur lapisan tanah bawah permukaan), klasifikasi lapisan tanah
(menduga jenis-jenis tanah di bawah permukaan), kekuatan lapisan-lapisan tanah,
kedalaman lapisan keras dan lain-lain.
2). Menentukan lapisan tanah yang harus dibuang dan diganti dengan
tanah yang lebih baik lalu dipadatkan serta kontrol pemadatan.
3). Perencanaan fondasi, baik fondasi dangkal maupun tiang pancang dan
perhitungan settlement.
4). Perencanaan lereng dan
timbunan dan lain-lain.
Keterbatasan
uji sondir yang paling jelas adalah jika konus bertemu dengan butir batu yang
cukup besar atau pasir padat akan menunjukkan tekanan konus yang cukup besar
dan bahkan tidak dapat diteruskan, seolah-olah pada kedalaman tersebut terdapat
lapisan tanah keras atau pasir padat yang luas dan merata. Selain hal tersebut,
kalau dijumpai lapisan keras dan uji sondir menunjukkan tekanan yang besar, uji
sondir terhenti, dan dapat dikatakan bahwa pada kedalaman tersebut dijumpai
lapisan keras; tetapi tidak dapat memberi informasi berapa tebal lapisan
tersebut; apa jenis batuan lapisan keras tersebut; dan apakah di bawah lapisan keras tersebut
terdapat lapisan tanah yang terus keras atau ada lapisan lunak.
UJI KERUCUT PASIR (SAND CONE TEST)
.1. Maksud
Dan Tujuan
Maksud
pengujian ini adalah untuk memeriksa / menentukan kepadatan tanah , yaitu
dengan cara mengukur dry density tanah di lapangan.
Metode ini biasanya
dipakai untuk mengetahui hasil pemadatan material urugan.
.2. Alat yang Digunakan
a. Kerucut pasir yang terdiri atas :
-
Botol ( dari gelas atau plastik ), yang nantinya akan diisi pasir.
-
Kran yang dapat dibuka – tutup dengan lubang.
-
Corong berupa kerucut.
-
Plat dasar.
b. Timbangan
1 buah timbangan kapasitas
10 kg dengan ketelitian 1,00 gram.
1 buah timbangan kapasitas
500 gram dengan ketelitian 0,10 gram.
c. Alat pembantu
Palu, pahat, sendok untuk membuat lubang pada tanah juga tempat tanah
( cawan ) dan sebagainya, termasuk kuas.
d. Alat – alat perlengkapan penentuan kadar air.
3. Bahan yang Digunakan
Pasir bersih yang kering
tanpa bahan ikat, sehingga dapat mengalir bebas dengan ukuran butir lewat
saringan No. 10 (diameter 2,00 mm). Jenis pasir yang dipergunakan biasanya
jenis pasir Ottawa. Pasir ini lalu
ditentukan atau diketahui berat volumenya sebelum dipakai pada
pengujian.
4. Prosedur Pengujian
4.1.
Persiapan Pengujian
Sebelum pelaksanaan pengujian, yang perlu
diketahui :
a. Berat volume pasir (g pasir) dalam gr/cm3
b. Berat pasir yang akan
mengisi kerucut dan lubang plat dasar 0
gr.
4.2. Pelaksanaan
Pengujian
a.
Isilah botol dengan pasir secukupnya.
Timbanglah berat botol +
pasir + corong = W1 gram.
b.
Persiapkan permukaan tanah yang akan diuji, sehingga diperoleh bidang
rata dan datar. Letakan plat dasar diatas tanah, buat tanda batas lubang plat
pada tanah.
c.
Buat/gali lubang pada tanah didalam tanda batas yang telah dibuat,
dengan kedalaman 
10 cm berbentuk
hiperbola. Kerjakan hati-hati dan hindarkan terganggunya tanah disekitar
dinding dasar lubang. Perlu sangat hati-hati untuk tanah yang mudah
longsor (tanah non kohesif).
10 cm berbentuk
hiperbola. Kerjakan hati-hati dan hindarkan terganggunya tanah disekitar
dinding dasar lubang. Perlu sangat hati-hati untuk tanah yang mudah
longsor (tanah non kohesif).
d.
Kumpulkan/masukkan tanah hasil galian (jangan sampai ada yang tercecer)
dalam cawan yang telah diketahui beratnya = W3 (Berat cawan kosong = W2
gram ).
e.
Dengan plat dasar terletak di atas tanah, letakkan botol pasir dengan
menghadap kebawah ditengah plat dasar. Buka kran dan tunggu pasir berhenti
mengalir mengisi lubang dan corong, kemudian tutup kran.
UJI SONDIR (DUTCH CONE PENETRATION TEST)
Maksud
Uji penetrasi kerucut atau dikenal dengan sondir dilakukan
untuk mengetahui hubungan nilai tahanan ujung konus dan tahanan kulit dengan
kedalaman lapisan tanah sehingga lapis keras suatu tanah dapat ditentukan,
sedangkan pemboran untuk mengetahui jenis tanah secara visual pada suatu
kedalaman tertentu dan untuk mengambil contoh tanah yang selanjutnya akan
diperiksa di laboratorium.
Alat
1.
Mesin
sondir ringan 2,5 ton.
2.
Pipa
sondir lengkap dengan batang dalam.
3. Manometer
dua buah dengan kapasitas sesuai dengan sondir ringan yaitu 0 – 60 kg/cm2
dan 0 – 250 kg/cm2.
4.
Alat
konus atau bikonus.
5.
Alat
bor tanah.
6.
Tabung
pengambil contoh tanah.
7.
Angker
dengan perlengkapannya.
8.
Kunci
pipa, kunci inggris dan kunci lainnya.
9.
Alat
pembersih, olie, minyak hidrolik dan lain-lain.
Pelaksanaan
1.
Tentukan
titik sondir yang letaknya berdekatan dengan titik hand boring dan SPT.
Usahakan letaknya bebas dari gangguan seperti pohon, tiang listrik dan
lain-lain.
2.
Tanah
yang akan disondir dibersihkan dan diratakan.
3. Letakkan
alat uji sondir di atas tanah tersebut. Bila sudah tepat di atas titik yang
akan disondir, angker alat uji sondir sehingga pada posisi yang tepat dan
kokoh, tidak miring dan tidak dapat terangkat ke atas pada waktu penyondiran.
4. Pasang
manometer pada alat sondir.
5. Isi
mesin sondir dengan olie dan usahakan bebas dari gelembung udara.
6.
Pasang konus dan bikonus pada pipa
sondir, kemudian pasang pada mesin sondir. Ujung penetrasi bikonus diatur sampai menyentuh tanah.
7.
Siapkan
alat-alat pembacaan yaitu tutuplah kan-kran yang ada pada alat sondir dan
aturlah jarum manometer pada posisi nol.
8.
Buka
kran penyalur tekanan pada manometer, kemudian jalankan mesin sondir dengan
kecepatan 10 – 20 mm/detik sampai penetrasi bikonus mencapai kedalaman 20 cm.
Lalu baca manometer dimana terdapat dua nilai pembacaan. Arloji manometer akan
bergerak menyimpang dua kali. Simpangan pertama menunjukkan nilai sondir Qc
dan simpangan kedua merupakan nilai sondir dan gesekan lokal Lf = (qc
+ fs).
9. Pembacaan dilakukan tiap penurunan
20 cm dan dihentikan pada kedalaman maksimum yang diinginkan atau sampai batas
maksimum kemampuan alat sondir. Setelah uji sondir selesai, dilakukan
pengeboran tanah dengan alat bor yang tersedia. Setiap kali
perlu diperiksa dan dicatat jenis tanah hasil pemboran secara visual pada
setiap kedalaman.
10. Setelah
dibor kurang lebih pada kedalaman 1 m, lakukan pengambilan sampel tanah pada
kedalaman tanah tersebut dengan cara memukul masuk tabung contoh tanah.
11. Tabung contoh tanah diangkat
berlahan-lahan dan tanah siap untuk diperiksa lebih lanjut di laboratorium.
12. Untuk menjaga kondisi tanah agar
tidak mengalami perubahan dari kondisi aslinya, maka setelah tabung contoh
tanah diangkat segera kedua ujung tabung tersebut ditutup dengan lilin.
Hitungan
1.
Dari
data pembacaan yang diperoleh, hitung nilai gesekan lokal fs,
fs
= 10/100 x (Lt – qc)
=
0,1 x [(qc + fs) – qc)] (kg/cm2).
2.
Hitung
total gesekan ft dengan rumus :
ft
= 20 x fs (kg/cm)
3.
Hitung
nilai total komulatif ft, Sft (kg/cm),
4.
Hitung
nilai Rt = 100 x (fs/qc),
5.
Tabelkan
semua hitungan dan gambarkan grafik hubungan antara kedalaman tanah (sebagai
ordinat) dengan nilai-nilai qc, fs, Sft,
dan Rf (sebagai absis).
UJI KONSOLIDASI (CONSOLIDATION TEST) ( ASTM – D – 2435 )
1. Maksud dan Tujuan Pengujian
Untuk mendapatkan koefisien indeks pemampatan dan pengembangan (Cc, Cr) , koefisien konsolidasi (Cv) serta tekanan prakonsolidasi (pc)
2. Alat yang Digunakan
a. Satu unit alat konsolidasi
b. Pisau kawat
c. Alat pengeluar contoh tanah dari tabung (sample extruder)
d. Beban-beban untuk pembebanan
e. Stop watch
f. Oven
g. Neraca / timbangan
h. Cawan
i. Desicator
3. Bahan yang Digunakan
a. Aquades
b. Kertas saring
c. Contoh tanah dari tabung boring
.4. Prosedur Pengujian
4.1. Persiapan Pengujian
a. Cincin dibersihkan dan dikeringkan kemudian timbang beratnya
b. Keluarkan contoh tanah dari tabung dengan extruder
c. Contoh tanah dimasukkan kedalam cincin kemudian potong dengan pisau perata dan ujungnya diratakan
4.2. Pelaksanaan Pengujian
a. Timbang berat cincin (W1)
b. Timbang berat benda uji dan cincin (W2)
c. Letakkan cincin benda uji diantara batu berpori dengan dilapisi kertas saring pada sel konsolidasi
d. Atur alat (nivo) pada posisi seimbang (balance) dengan memutar span skrup pengatur dan letakkan bola baja kecil dalam coakan plat penekan supaya menyentuh bola baja
e. Atur arloji pengukur (dial deformasi) pada posisi tertekan diatas batu pori kemudian di-nol-kan
f. Tuangkan air pada sel konsolidasi dan diamkan selama 24 jam agar contoh tanah jenuh air
g. Setalah itu letakkan beban pertama pada tempat beban sehingga besar tekanan yang diterima oleh contoh tanah yaitu sebesar 0.25 kg/cm2
h. Lepaskan span baut pengatur
i. Baca penurunan pada 0 menit, 0.25 menit, 1 menit, 2.25 menit, 4 menit, 6.25 menit, 9 menit, 12.25 menit, 20.25 menit, 25 menit, 36 menit, 60 menit, 120 menit, 240 menit, 480 menit dan 1440 menit (24 jam)
j. Setelah dilakukan pembacaan selama 24 jam, tambahkan beban kedua sebesar 0,5 kg/cm2 dan atur baut pengatur hingga menyentuh lengan beban dan lakukan pembacaan seperti langkah-langkah pada pembenanan yang pertama.
k. Setelah itu dilakukan penambahan beban ketiga dan seterusnya.
l. Setelah dilakukan pembebanan maksimum, kurangi beban dalam dua tahap sampai mencapai beban pertama. Baca dial deformasi 24 jam setelah pengurangan beban lalu beban dikurangi lagi. Lakukan pembacaan kembali setelah 24 jam berikutnya.
m. Pada akhir pembacaan, keluarkan benda uji kemudian timbang beratnya dan ukur tinggi contoh tanahnya
n. Masukkan contoh tanah kedalam oven untuk ditentukan kadar airnya
.5. Teori
Langkah-langkah perhitungan dan rumus-rumus yang digunakan dalam perhitungan uji konsolidasi adalah sebagai berikut :
1. Menghitung tinggi effektif benda uji (tinggi tanah kering) :
.…………..……………………… (11.1)
dimana :
Wd = Berat benda uji (gram)
A = Luas benda uji (cm2)
GS = Berat jenis butir tanah
2. Menghitung besarnya penurunan total ( H ) yang terjadi pada setiap pembebanan
H = Pembacaan arloji pengukur pada permulaan percobaan dikurangi dengan pembacaan arloji pengukur sesudah pembebanan yang bersangkutan
3. Menghitung angka pori mula-mula (angka pori asli) eo dalam persamaan :
……..……….....…....…..……(11.2)
dimana :
Ho = Tinggi contoh tanah mula-mula
4. Menghitung perubahan angka pori (e) pada setiap pembebanan dengan persamaan
..……...…….........………………(11.3)
5. Menghitung angak pori (e) pada setiap pembebanan dengan persamaan :
e = eo - e ………….…………………..……(11.4)
6. Gambarkan harga-harga angka pori ini pada kurva angka pori terhadap tekanan dengan skala logaritma untuk tekanan
7. Menghitung derajat kejenuhan sebelum dan sesudah percobaan dengan persamaan
….……...……..………………..(11.5)
8. Menghitung koefisien konsolidasi ( Cv ) dengan persamaan :
....... ......…..…………..………(11.6)
dimana :
H = tinggi benda uji (cm)
= 0,5 (Ho – 0,5 Ht)
Ho = Tinggi contoh tanah mula-mula
Ht = Tinggi contoh tanah setelah terkonsolidasi
t90 = waktu untuk mencapai konsolidasi 90 %
Menentukan harga t90 :
Menurut Taylor untuk mendapatkan harga t90 diperlukan grafik penurunan terhadap fungsai dari akar waktu.
Langkah-langkah dalam menentukan harga t90 :
- Buat grafik penurunan vs akar waktu penurunan
- Tarik garis singgung pada kurva didaerah penurunan awal dan cari titik potong dengan sumbu akar waktu sebesar 1,15 kali absis titik potong pertama tadi untuk dihubungkan dengan titik potong antara perpanjangan garis singgung tadi dan sumbu vertikal. Absis titik potong antara garis terakhir dengan kurcva itulah yang dinamakan dengan t90