## PENGARUH TEKANAN AIR PORI TANAH PADA SATABILITAS BENDUNGAN

## Yuliman Ziliwu

## ABSTRAK
Air tanah merupakan salah satu komponen dalam suatu daur hidrologi yang berlangsung di  alam.  Sumber  air  terbentuk  dari  air  hujan  yang  meresap  ke  dalam  tanah  dan  mengalir melalui lapisan  batuan yang  bertindak  sebagai  lapisan  pembawa air  (Akuifer).  Dari  proses daur  tersebut  dapat  dipahami  bahwa  keterpadatan  air  tanah  sangat  berkaitan  erar  dengan komponen  lingkungan  lain  yaitu  iklim,  geologi  (batuan),  tanah  penutup  dan  vegetasi. Fenomena  tekanan  air  pori  dan  pengaruhnya  terhadap  stabilitas  bendungan  tanah  sudah sejak  lama  dikenal  dan  menjadi  obyek  penyelidikan  tanah.  Karena  faktor  aman  atau stabilitas  bendungan  dipengaruhi  kuat  geser  tanah  kohesif  maka  pengetahuan  tentang besarnya  tekanan  pori  dalam  hubungannya  dengan  beban  yang  bekerja serta  fluktuasinya terhadap waktu, memainkan peranan penting. Berdasarkan alasan ini maka perlu dilakukan pengukuran  mengenai  besar  dan  fluktuasi  tekanan  air  pori.  Prakiraan  tentang  besarnya tekanan air pori yang akan terjadi juga sangat diperlakukan baik dalam tahap perencanaan maupun pemantauan stabilitas bendungan.

## Kata-kata kunci : tekanan air pori, stabilitas bendungan, fluktuasi

## 1. PENDAHULUAN
Jika  tanah jenuh air  dibebani  dengan  test triaksial tanpa terjadi pematusan air pori dari sampel  tanah, maka  tidak  akan  terjadi perubahan volume akibat tegangan-tegangan yang  timbul,  hal  ini  disebabkan  modulus elastisitas  masing-masing  komponen  tanah relatif  besar  (E air =  4.8  105  kg/cm 2 ).  Dalam tahap ini beban hanya didukung oleh air pori sehingga  menimbulkan  tekanan  air  pori. Sebaliknya  pada  tanah  yang  jenuh  sebagian pada  kondisi  yang  sama  akan  timbul perubahan  volume  akibat  kompresibilitas udara  yang  cukup  besar.  Tekanan  air  pori yang  timbul  lebih  kecil  dari  pada  kasus diatas karena sebagian beban didukung oleh struktur  udara dan  air  sedangkan  sisanya oleh  struktur  butiran  tanah.  Untuk  semua kondisi pembebanan dan jenis tanah berlaku hubungan :
= + Bila
konstan  maka dan (dalam kondisi  tanpa  pematusan)  akan  konstanta pula.  Pada  tanah  dengan  pematusan  yang jenuh  seluruhnya  atau  sebagai  akan  terjadi pengurangan  volume  sesuai  jumlah  air  atau air  +  udara  yang  keluar.  Tekanan  air  pori yang  muncul  pada  saat  pembebanan,  akan berangsur-angsur turun dan beban bangunan akan berangsur-angsur didukung oleh struktur butiran tanah. Hal ini  berarti bahwa penurunan  tekanan  air  pori  menyebabkan kenaikan  tegangan  efektif.  Pada  tanah granuler  air  pori  mudah  mengalir  keluar sehingga  seluruh  beban  bangunan  akan segera didukung oleh struktur butiran tanah. Sedangkan pada tanah kohesif pematusan air pori  berlangsung  sangat  lama  sehingga pengalihan  beban  ke  butiran  terjadi  secara lambat, waktu yang diperlukan untuk proses tersebut  dikenal  sebagai  waktu  konsulidasi. Pada  awal  perkembangan mekanika  tanah
sudah cukup banyak tulisan yang membahas masalah  tekanan  air  dan  konsolidasi  antara lain  :  Terzagi  (1923),  Biot  (1935),  Florin (1951).

## 2. PENGARUH  TEKANAN  AIR  PORI TERHADAP STABILITAS BENDUNGAN
Nilai kuat geser tanah selain ditentukan oleh  koh esi  (c)  dan  gaya  gesek  internal  (Φ) dipengaruhi  pula  oleh  tekanan  air  pori sehingga  nilainya  tidak  konstan.  Karena stabilitas  bendungan  tanah  dipengaruhi  oleh kuat  geser  tanah  maka  besar  dan  fluktuasi tekanan  air  pori  memainkan  peranan penting.  Tekanan  air pori  akan  berpengaruh dalam hal-hal berikut :
1. Besarnya tegangan-tegangan yang terjadi di bawah bendungan.
2. Besarnya tegangan-tegangan yang terjadi  dalam  inti  bendungan  akibat redistribusi gaya-gaya berat.
3. Besarnya  tegangan-tegangan    yang terjadi  dalam  inti  bendungan  akibat penurunan muka air bendungan.
4. Kondisi tegangan pada talud.
5. Proses konsolidasi dan penurunan tubuh bendung.
Dengan penyelidikan sistematis tekanan air  pori  dan  sifat – sifat  phisis  tanah  maka dapat  diperoleh  faktor aman  yang  memadai dalam  penghitungan.  Sifat-sifat  mekanis tanah  diantaranya  pelubahan  volume  dan deformasi dipengaruhi oleh tegangan-
tegangan  efektif 1 , ′2 dan ′3 apabila elemen  tanah  dibebani  oleh  tegangan- tegangan  total 1 , 2 , 3 maka  akan terjadi perubahan volume spesifik :
∆ = 1 − 2 ( 1 + 2 + 3 − 3 )
Besarnya tekana air pori dipengaruhi oleh waktu dan tergantung pula dari
permeabilitas dan elastisitas struktur butiran tanah  serta  faktor-faktor  lain.  Pembebanan pada  tanah  pasir  mengakibatkan  air  pori segera mengalir keluar sehingga tekanan air pori  segera  lenyap.  Oleh  karena  itu  seluruh beban segera didukung oleh struktur butiran tanah  dan  deformasi  serta  penurunan berlangsung  seketika.  Pada  bengunan – bangunan  yang  dibangun  di  atas  tanah granuler, penurunan seketika identik dengan penurunan  akhir.  Namun  demikian  jika diamati  penurunannya  relatif  kecil  terhadap penurunan  seketika  maka  penyebabnya disini  semata-mata  adalah  perilaku  palstis material dan bukan disebabkan oleh tekanan air  pori.  Pada  tanah  kohesif  akan  terjadi penurunan primer yang kecepatannya dipengaruhi  oleh  permeabilitas  tanah  dan tekanan air pori. Air pori yang timbul akibat tekanan  akan  mematus  perlahan – lahan yang  menyebabkan  terjadinya  konsulidasi skunder.  Pematusan  air  pori  tersebut menyebabkan  penurunan    air  pori  tehadap perilaku  penurunan  tanah.  Besar  dan fluktuasi  tekanan  air  pori  tergantung  dari kadar  air,  derajad  kejenuhan,  permeabilitas, derajat  kepadatan,  elastisitas,  kemungkinan deformasi  lateral,  besarnya  beban  dan kecepatan pembebanan.

## 3.  FENOMENA  TEKANAN  AIR  PORI SISA
Secara  umum  dapat  dibedakan  dua macam tekanan air pori sisa yaitu :
1. peda  juenis  tanah  yang  tidak  dapat penyerap  atau  mengeluarkan  air  maka pembebanan akan mengakibatkan pengurangan  atau  penambahan  volume sehingga  timbul  tekanan  air  pori  lebih atau  tekanan  air  pori  rendah.  Pada lendutan  balik  tanah  semacam  ini  hanya terjadi deformasi plastis. Akibat perubahan volume permanen akan timbul
fenomena tekanan air pori sisa bertekanan  tinggi  atau  rendah  seperti tersaji  dalam  gambar  1a,  dalam  tes triaksial  tanah  lempung  terkonsolidasi lebih akan  segera  terjadi  tekanan  air  pori rendah,  yang  menjelang  kondisi  patah timbul  pula  pengembangan  volume tanah.  Tekanan  air  pori  rendah  akian tetap  bertahan  selama  terjadi  proses lendutan  balik  dan  fenomena  tersebut disebabkan  oleh  sifat  deformasi  plastis tanah.  Sedangkan  pada  tanah  lempung terkonsolidasi normal atau akan fenomena  tekanan  air  pori  lebih  dan penempatan volume tanah (gambar 1b).
2. Pada  tes  permeabilitas  pertama  kali akan  terjadi  aliran  air  dengan  gradien tekanan  tertentu.  Jika  gradien  yang  ada lebih  kecil  dari  pada  gradien  tersebut maka  disimpulkan  bahwa  tanah  sampel kedap  air.  Sebaliknya  pada  sampel tanah  kohesif  dengan  beban (p)  tidak akan terjadi konsolidasi apabila gradien hidarulik  air  pori  turun  hingga  nilai tertentu  (io).  Gejala  semacam  ini merupakan  manifestasi  tekanan  air  pori
sisa yang hakekatnya berlawanan dengan teori konsolidasi Terzaghi.

## 4.  PERHITUNGAN  TEKANAN  AIR
PORI

## UNTUK ANALISIS STABILITAS BENDUNGAN
Analisis  stabilitas  bendungan  harus memperhatikan dua kondisi krisis yaitu pada saat  pembangunan  dan  sewaktu  terjadi penurunan  muka  air  bendungan  secara mendadak.  Mengingat  masa  pembangunan bendungan  relatif  pendek  di  banding  waktu konsolidasi,  maka  krisis  tidak  terjadi pematusan  air  pori  dari  inti  bendungan sehingga pembebanan mengakibatkan
tekanan  air  pori  yang  tinggi.  Apabila kecepatan penurunan  muka  air  bendungan lebih  besar  dari  pada  faktor  permeabilitas metral  bendungan  maka  akan  bekerja tekanan aliran yang membahayakan stabilitas  bendungan.  Ada  tiga  macam metoda  perhitungan  tekanan  air  pori  yang
dikenal yaitu :
∗ Metode  pembebanan  dua  sampel  yang identik.
∗ Metode skempton bishaop.
∗ Metode burreau of reclamation.
Namun dalam tulisan ini hanya dibahas metode  burreau  of  reclamation  yang  sudah populer  dipakai.  Metode  ini  mensayaratkan bahwa  perubahan  volume  udara  dalam massa  tanah  mengikuti  hukum  Boyle – Mariotte.  Besarnya  tekanan  air  pori  efektif disajikan sebagai berikut
P e
= Tekanan air pori efektif
P A = Tekanan atmosfir
V ao =  Volume  udara  yang  terdapat  pada tekanan P O.
V ac =  Volume  udara  yang  dimampatkan pada tekanan air pori absolut. V W = Volume air pori b = Kadar udara dalam air pori

## 5. PENGUKURAN  TEKANAN  AIR PORI PADA BENDUNGAN TANAH
Tujuan  pengukuran  tekanan  air  pori pada bendungan tanah antara lain :
∗ Mengontrol dan menghindari perbedaan nilai antara lain pori terhitung dan yang sesungguhnya terjadi.
∗ Untuk  memantau  stabilitas  bendungan pada  masa  pembangunan  maupun pelayanan.
∗ Pengumpulan data untuk evaluasi.
Metode  yang  lazim  digunakan  untuk mengukur tekanan air pori bendungan tanah adalah  dari  bueau  of  reclamation.  Dalam cara  ini  dipasang  alat  ukur  tekanan  air  pori pada beberapa titik yang berlainana elevasinya, yang dapat merekam tekanan air pori  selam  masa  pembangunan  dan  masa pelayanan  (  saat  masa  pengosongan  air bendungan).  Apabila  tekanan  air  pori terukur lebih besar daripada hasil
perhitungan maka laju pembangunan
diperlambat atau untuk sementara dihentikan,  bila  perlu  konstruksi  talud bendungan  dibuat  lebih  landai,  sehingga angka  aman  dapat  terjamin.  Dalam  contoh berikut akan dibahas pelaksanaan pengukuran  tekanan  air  pori  pada  dua  buah bendungan tanah.
Pada  gambar  2  dapat  dilihat  hasil pengukuran  tekanan  air  pori  pada  dam Green  Mountain,  Colorado  dan  hasilnya disajikan dalam bentuk distribusi tekanan air pori  dalam  tubuh  bbendung.  Dam  ini dibangun  dalam  tiga  tahap  masing-masing enam bulan. Hasil pengukuran menunjukkan bahwa  tekanan  air  pori  sesuai  dengan  teori konsolidasi  bertambah  besar  dalam  masing- masing  kurun  waktu  dari  bagian  tubuh  dam dan yang sudah terkonstruksi ke arah dalam, dalam perkataan lain tekanan air semakin ke dalam semakin membesar.
Pada pembangunan dam Cobb,
Australia dipasang alat pengukur tekanan air pori  yang  tersusun  dalam  tiga  lapisan elevasi.  Gambar  3  menunjukkan  hubungan antara  waktu  dan  ketinggian super  posisi berdasarkan nivo masing-masing elevasi alat pengukur  serta  nilai  rata-rata  tekanan  air pori  terukur  dari  masing-masing  lapis.  Dari kurva  tekanan  air  pori  terlihat  bahwa  pada masing-masing  bulan  pertama  pada  waktu pengukuran  tidak  terdapat  tanda-tanda  yang jelas dari tekanan air pori.
Dari  sini  dapat  disimpulkan  bahwa  alat pengukur tekanan air pori dapat dikarakteristikkan  dengan  suatu  faktor volume  yang  besar.  Karena  itu  dalam pemakaian  alat  ini  pada  pembangunan bendungan tanah selanjutnya harus dipikirkan  kondisi  aman  yang  ada.  Kurva tekanan air pori  yang terukur untuk tiap-tiap tiga  empat  yang  terukur  berjalan  secara asimptotis  mendekati  nilai  yang  sama,  ini menunjukkan  bahwa  didalam  tubuh  dam terjadi tekanan air pori sisa.

## 6. KESIMPULAN
Formula  perhitungan  tekanan  air  pori tanah  dari  Bureau  of  Reclamation  untuk kondisi  tanah    Undrained  tidak  sepenuhnya dapat  diterapkan  di  lapangan,  sehingga memerlukan pengujian dan perbaikan
melalui  penenlitian  khusus.  Besar  dan fluktuasi tekanan air pori pada tanah drained mempunyai peranan besar untuk perhitungan  penurunan  bendungan  dari tanah kohesif. Mengingat masa
pembangunan  dam  yang  relatif  pandek dibanding  dengan  waktu  konsolidasi  inti bendungan  yang  dibangun  diatas  tanah kedap air maka praktis tidak terjadi aliran air pori  keluar  dari  inti  sehingga  tekanan  air pori  yang  timbul  pada  kondisi  undrained sangat berpengaruh untuk stabilitas
bendungan.  Besarnya  tekanan  air  tanah dalam masa pembangunan
sangat dipengaruhi  khususnya  oleh  kadar  air, derajat kejenuhan dan hasil pemadatan yang dicapai.

## DAFTAR PUSTAKA
Bureau  of  Reclamation  (1951), Earth manual designation, E.24, P.284.
Donald, I.B. (1956), Shear Srenght measurements in unsaturated noncohesive  soil  with  negative  pore pressure, proc.  H.  Australia  New Zealand  Conference  Soil  Mechanics., p.200
Hilf,  J.  W.  (1943), Estimating Construction pore  pressure  in  rolled  earth  dams, Proc.  H.  Intern  Conf.  Soil  Mecb.  And Found. Eng. Ed. 3, p.234
Kalstenius,  T.,  Wallgren,  A.  (1956). Bore water  pressure  measurument  in  field, Investigation,  Proc.  Konig.  Scbwed. Geotecbn. Int. 13, Stockholm. 1956
Ridley, J. W. (1956), Design and construction  of  earth  dams  in  USA,
Proc.  H.  Australia  New  Zealand  Conf.
On Soil Mecb. p. 93

## BIODATA PENULIS
Nama : Yuliman Ziliwu, ST Temp/Tgl. Lhr :  Nias,  Ambukha  04  Juni 1966 Pendidikan :  S1  Teknik  Sipil  1994 Universitas Tunas Pembangunan Surakarta. Pekerjaan : Tahun 1995 samapi sekarang  Dosen  Fakultas Teknik  Universitas  Tunas
Pembangunan Surakarta.