## Pengaruh kondisi geoteknik lapis subgrade tanah lempung untuk jalan tambang tanpa lapis pondasi

## Influence of geotechnical conditions of clay subgrade layers for mining roads without foundation layers
Jhon Andrean Paul YC Raban 1 , Adip Mustofa 2 , Marselinus Untung Dwiatmoko 3 1-4 Program Studi Teknik Pertambangan, Fakultas Teknik, Universitas Lambung Mangkurat
JL. A. Yani KM 35,5 Banjarbaru 70714. Telp 0812-5475-6338 e-mail: * 1 pauljhon117@gmail.com , 2 adip@ulm.ac.id , 3 untung@ulm.ac.id
ABSTRAK Penelitian dilaksanakan di wilayah Desa Limamar yang tanahnya tersusun oleh tanah lempung kaolinit. Tanah lempung kaolinit terendapkan diatas formasi warukin yang umumnya mengandung lapisan batubara. Kegiatan tambang batubara memerlukan jalan tambang. Pengumpulan data dilakukan berdasarkan hasil observasi lapangan, sampling dan uji laboratorium serta studi literatur. Data primer yang dikumpulkan berkait karakteristik tanah antara lain; Sifat fisik tanah ( spesific gravity , densitas, kadar air, ukuran butir, batas atterberg) dan Sifat mekanik tanah ( Unconfined Compressive Strength dan Direct Shear Test ). Data sekunder yang dikumpulkan berkait situasi lokasi penelitian, kondisi geologi regional, spesifikasi alat angkut tambang, klasifikasi tanah dan formula geoteknik berkait fisik mekanik tanah. Hasil dari pengumpulan dan pengolahan diketahui, hasil pengumpulan fisik tanah: menggunakan standart pengujian ASTM D 2487-69 (lempung) sebanyak 59,26%-90,30%, (pasir) sebanyak 9,42%-36,01%, (kerikil) sebanyak 0,28%-6,67%.,  Pengujian batas Atterberg menggunakan standart pengujian ASTM D 2216-80 dengan hasil uji: Batas cair (33,64%-66,32%), Batas plastis (20,1%-30,61%), Batas susut (19,3%-28,1%), Indeks plastisitas (12,45%-36,32%). Pengujian berat isi tanah menggunakan standart pengujian ASTM D 2937-83 dengan hasil uji (2,16 g/cm 3 -2,44 g/cm 3 ). Sifat mekanik tanah menggunakan standart pengujian ASTM D 3080-72 Direct shear test adalah Kohesi tanah (0,1364 kg/cm 2 -0,4743 kg/cm 2 ) dan Sudut gesek dalam (14,04 0 -25,31 0 ). Pengolahan data diperoleh; tanah dalam klasifikasi AASHTO teridentifikasi jenis tanah: A-6, A-7-5 dan A-7-6, ground pressure alat angkut Dutro 110 HD dari tiap roda ban adalah sebesar 720,07 kPa, daya dukung ijin tanah 87,38 kPa-187,84 kPa. Ground pressure alat angkut lebih besar dari nilai daya dukung ijin tanah sehingga tanah dinyatakan tidak mampu menerima beban dari alat angkut dan masih belum layak untuk digunakan sebagai jalan angkut tambang.
Kata-kata kunci : daya dukung ijin tanah, ground pressure, sifat fisik tanah, sifat mekanik tanah.
ABSTRACT The research was conducted in the area of Limamar Village whose soil is composed of kaolinite clay. Kaolinite clay soils are deposited on top of the warukin formation which generally contains coal seams. Coal mining activities require mining roads.  Data collection is carried out based on the results of field observations, sampling and laboratory tests as well as literature studies. The primary data collected related to soil characteristics include; Physical properties of soil (specific gravity, density, moisture content, grain size, atterberg limit) and mechanical properties of soil (Unconfined Compressive Strength and Direct Shear Test). Secondary data collected related to the situation of the research site, regional geological conditions, mining conveyance specifications, soil classification and geotechnical formulas related to soil mechanical physics. The results of collection and processing are known, the results of physical soil collection: using ASTM D 2487-69 test standards (clay) as much as 59.26%-90.30%, (sand) as much as 9.42%-36.01%, (gravel) as much as 0.28%-6.67%., Atterberg limit testing using ASTM D 2216-80 test standards with test results: Liquid limit (33.64%-66.32%), Plastic limit (20.1%-30.61%), Shrinkage limit (19.3%-28.1%), Plasticity index (12.45%-36.32%). Soil content weight testing using ASTM D 2937- 83 test standard with test results (2.16 g/cm 3 -2.44 g/cm 3 ). The mechanical properties of soil using ASTM D 3080-72 Direct shear test standards are Soil cohesion (0.1364 kg/cm 2 -0.4743 kg/cm 2 ) and Deep friction angle (14.040-25.310). Data processing is obtained; soil in the AASHTO classification identified soil types: A-6, A-7-5 and A-7-6, the ground pressure of Dutro 110 HD conveyance from each tire wheel is 720.07 kPa, the carrying capacity of the soil permit is 87.38 kPa-187.84 kPa. The ground pressure of the conveyance is greater than the carrying capacity value of the land permit so that the land is declared unable to accept the load from the means of transportation and is still not suitable for use as a mining hauling road.
Keywords : bearing capacity of soil permit, ground pressure, mechanical properties of soil, physical properties of soil.

## PENDAHULUAN
Penelitian dilaksanakan diwilayah Desa Limamar yang tanahnya tersusun oleh tanah lempung kaolinit. Tanah lempung kaolinit terendapkan diatas formasi warukin yang umumnya mengandung lapisan batubara.  Kegiatan tambang batubara memerlukan jalan tambang. Para pelaku tambang pada awal kegiatan penambangan  seringkali memanfaatkan permukaan tanah setempat sebagai jalan angkut tanpa lapis pondasi sehingga kemampuan lapis subgrade lempung kaolinit menarik diteliti.
Kemampuan lapis subgrade sebagai tapak jalan tanpa lapis pondasi dipengaruhi oleh karakteristik fisik dan mekanik dari tanah  lapis subgrade . Apabila tanah mempunyai karakter yang buruk  maka  badan jalan akan mudah rusak sehingga tidak layak digunakan sebagai badan jalan.  Beberapa sifat buruk tanah lempung  adalah mempunyai plastisitas yang tinggi, kembang susut yang relatif besar dan kekuatan geser yang rendah.
Penelitian dilakukan dengan tujuan;  mengetahui karakteristik sifat fisik tanah lempung daerah penelitian, mengetahui karakteristik sifat mekanik tanah lempung
daerah penelitian  dan  mengetahui kemampuan  lapis subgrade menahan beban alat angkut tambang.

## METODOLOGI
Metode Pengumpulan Data Data primer diperoleh dari observasi lapangan dan sampling tanah, serta hasil pengujian tanah yang didapatkan dari  laboratorium.  Data sekunder diperoleh dari studi literatur  yang  berhubungan dengan kondisi  permasalahan penelitian.
a. Data primer yang dikumpulkan antara lain :
- Sebaran titik sampling tanah undistrubed .
- Sifat fisik tanah.
- Sifat mekanik tanah.
b. Data Sekunder antara lain : - Situasi lokasi penelitian.
- Kondisi geologi regional.
- Spesifikasi  alat angkut tambang, klasifikasi tanah dan formula geoteknik berkait fisik mekanik tanah.
- Literatur peneliti terdahulu.
Metode pengolahan data Pengolahan data yang dilakukan  adalah dengan melakukan penentuan jenis tanah dengan menggunakan klasifikasi AASHTO , perhitungan ground pressure alat angkut  dan pendekatan nilai daya dukung tanah menggunakan metode Terzaghi.
Metode analisis Data Metode analisis data yang digunakan yaitu penilaian secara kualitatif, kuantitatif dan deskriptif  serta membandingkan nilai ground pressure dari alat angkut dengan nilai daya dukung ijin tanah. Analisis yang akan dilakukan adalah menilai kemampuan tanah lempung kaolin terhadap beban alat angkut tambang.

## HASIL DAN DISKUSI
Hasil Pengumpulan Data Kegiatan observasi dilakukan disepuluh titik objek observasi  lapangan sedangkan sampling hanya dilakukan pada lima titik observasi tersebut. Jenis contoh tanah yang diambil adalah contoh tanah  tak terganggu atau tanah undistrubed .
Sifat fisik dan mekanik Berdasar hasil uji laboratorium fisik tanah terhadap lima sampel tanah diketahui karakteristik fisik tanah lempung sebagai berikut:
a. Pengujian distribusi butir tanah menggunakan standart pengujian  ASTM D 2487-69  dengan hasil uji: butir lolos ayakan no. 200 (lempung) sebanyak 59,26%- 90,30%, butir lolos ayakan no. 10 dan tertahan di ayakan no. 200 (pasir) sebanyak 9,42%-36,01%, butiran yang lolos ayakan no.4 dan tertahan di ayakan no.10 (kerikil) sebanyak 0,28%-6,67%.
b. Pengujian batas Atterberg menggunakan standart pengujian  ASTM D 2216-80  dengan hasil uji: Batas cair ( 33,64%-66,32%), Batas plastis (20,1%-30,61%), Batas susut  (19,3%-28,1%),  Indeks plastisitas (12,45%-36,32%).
c. Pengujian berat isi tanah menggunakan standart pengujian  ASTM D 2937-83  dengan hasil uji (2,16 g/cm 3 -2,44 g/cm 3 ). Uji laboratorium mekanik tanah juga dilakukan terhadap lima sampel tanah dengan jenis uji yaitu Direct shear test menggunakan standart pengujian ASTM D 3080- 72. Hasil pengujian Direct shear test adalah Kohesi tanah (0,1364 kg/cm 2 -0,4743 kg/cm 2 ) dan Sudut gesek dalam (14,04 0 -25,31 0 ). Dalam penelitian ini alat angkut yang dikaji adalah alat angkut merk  HINO  khusus kelas ringan menimbang kekuatan tanah lempung yang diperkirakan rendah. Jenis dan spesifikasi alat angkut dimaksud sebagaimana disajikan Tabel-1 dan Tabel-2.
Tabel-1. Tipe dan Spesifikasi Alat Angkut Truck Kosong

## Tabel-2. Tipe dan Spesifikasi Alat Angkut Truck Bermuatan
Pengolahan Data Penentuan Jenis Tanah Secara umum tanah lempung daerah penelitian berwarna putih dan bersifat pasiran hingga kerikilan. Penentuan jenis tanah menggunakan klasifikasi tanah sistem American Association of State Higwhway and Transportation Official ( AASHTO) dengan memperhatikan parameter fisik tanah: persentase distribusi butir, persentase batas cair dan persentase indeks plastisitas. Dalam klasifikasi AASHTO teridentifikasi jenis tanah: A-6, A-7-5 dan A-7-6.
Tabel-3. Hasil Penentuan Jenis Tanah AASHTO
Sampel Persentase Butir Lolos Saringan Batas Cair % Indeks
Plastisitas % Jenis Tanah Tingkatan Kegunaan Sebagai Subgrade No.10 (Kerikil) No.40 (Pasir) No. 200 (Lempung) LP01 0.28 9.42 90.30 55.85 25.85 A-7-5 Sedang sampai buruk LP02 3.33 33.99 62.68 66.32 36.32 A-7-6 Sedang sampai buruk LP03 1.33 36.01 62.66 54.73 24.73 A-7-6 Sedang sampai buruk LP04 6.67 34.07 59.26 33.64 12.45 A-6 Sedang sampai buruk LP05 0.63 23.92 75.45 39.11 19.01 A-6 Sedang sampai buruk
- Perhitungan Ground Pressure Alat Angkut Perhitungan ground pressure didahului dengan menghitung contact area dari alat angkut Hino Dutro 110 HD dengan hasil tiap roda depan 127,78 cm 2 dan tiap roda belakang 191,45 cm 2 . Hasil perhitungan ground pressure alat angkut Dutro 110 HD dari tiap roda ban adalah sebesar 720,07 kPa.
Adapun detail tabulasi perhitungan dapat dilihat pada tabel dibawah.
Tabel-4. Contact Area Ban Alat Angkut Bermuatan
Tabel-5. Ground Pressure Alat Angkut Bermuatan
- Perhitungan Daya Dukung Ijin Tanah Perhitungan terhadap kemampuan tanah didahului dengan menghitung  q ult terlebih dahulu.  Menghitung  q ult maka, dicari nilai C(Kohesi) dan 𝛾𝛾 (Berat isi tanah) dapat diperoleh dari data hasil uji fisik mekanik tanah, D (Footing Depth) diasumsikan dengan nilai 0, sedangkan R (lebar bagian dari tapak ban) diperoleh dari spesifikasi ban alat
angkut. Ni (Faktor daya dukung) diketahui dengan menggunakan faktor daya dukung Terzaghi.
Dimana, nilai perhitungan dari daya dukung tanah mempertimbangkan nilai kohesi, berat isi tanah, D, R dan Ni (Faktor daya dukung) diperoleh hasil nilai daya dukung tanah sebesar 262,16 kPa- 563 kPa.
Adapun detail perhitungan dapat dilihat pada tabel dibawah.

## Tabel-6. Daya Dukung Tanah
Daya Dukung Tanah Pada Alat Angkut Dutro 110 HD
No  Lokasi Footing Depth (D) m Footing Radius (R) m Unit Weight of soil (γ) Kn/m 3 Kohesi (C) Kn/m 2 qult kPa 1 LP01 0 0,10 22,5538 46,510 563,53 2 LP02 0 0,10 21,6713 22,995 448,26 3 LP03 0 0,10 23,9266 20,720 264,77 4 LP04 0 0,10 21,1810 17,661 263,06 5 LP05 0 0,10 23,2402 13,375 262,14
Daya dukung ijin tanah subgrade , dari data yang didapatkan  melalui uji fisik mekanik  di laboratorium, dilakukan pengolahan data nilai daya dukung tanah. Hasil pengolahan nilai daya dukung tanah tersebut kemudian dibagi dengan faktor keamanan sebesar 3 untuk tanah kohesif agar aman bila digunakan sebagai jalan menurut Terzaghi, yang akan menjadi daya dukung ijin tanah pada badan jalan.
Tabel-7. Daya Dukung Ijin Tanah
No Lokasi qult (Daya Dukung Tanah) kPa qa (Daya Dukung Ijin Tanah) kPa 1 LP01 563,53 187,84 2 LP02 448,26 149,42 3 LP03 264,77 88,26 4 LP04 263,06 87,69 5 LP05 262,14 87,38 Pembahasan
Pembahasan difokuskan pada kemampuan  lapis subgrade tanah lempung kaolinit dalam menerima beban alat angkut bermuatan.
Memperhatikan hasil olah data diketahui ground pressure alat angkut Dutro 110 HD  sebesar 720,07 kPa sedangkan daya dukung ijin tanah pada lima lokasi bervariasi dari 87,38 kPa-187,84 kPa
Depan Belakang Depan  Belakang Dutro 110 HD 2.274 2 4 1.394 61,30% 880 38,70% 697 220 Berat Truck Kosong (Kg) Jumlah Roda Berat Beban Kosong (Kg) Beban Per-Roda (Kg) Depan Belakang Tipe Alat Angkut Spesifikasi Alat Angkut Truck Hino Kosong Depan Belakang Depan Belakang Dutro 110 HD 7.500 2 4 1.876,62 25,02% 5.623,38 74,98% 938,31 1.405,84 Berat Truck Bermuatan (Kg) Jumlah Roda Berat Beban Bermuatan (Kg) Beban Per-Roda (Kg) Depan Belakang Tipe Alat Angkut Spesifikasi Alat Angkut Truck Hino Bermuatan
Per-Roda Depan Per-Roda Belakang 1 Dutro 110 HD 6,61 2 938,31 4 1405,84
127,78 191,45 No Alat angkut Tekanan Ban (Kg/cm2) Berat beban (Kg) Luas Bidang Kontak (cm2) Beban Masing-masing Pada Tiap Roda Depan Beban Masing-masing Pada Tiap Roda Belakang
Per-Roda Depan Per-Roda Belakang Per-Roda Depan (Kg/cm 2 ) Per-Roda Belakang (Kg/cm 2 ) Per-Roda Depan (kPa) Per-Roda Belakang (kPa) 1 Dutro 110 HD 127,78 191,45 7,34 7,34 720,07 720,07
No Alat angkut Luas Bidang Kontak (cm 2 )
Ground Pressure
Gambar-2. Ground Pressure dan Daya Dukung Ijin Tanah
Penilaian kemampuan tanah dilakukan dengan membandingkan daya dukung ijin tanah dan ground pressure. Jika daya dukung ijin tanah melebihi nilai ground pressure maka lapis subgrade dapat dinyatakan mampu menahan beban (layak untuk jalan).
Hasil pembahasan kemampuan tanah sebagai badan jalan menurut jenis alat angkut Dutro 110 HD dinyatakan  bahwa kekuatan daya dukung ijin tanah pada lima lokasi memiliki nilai bervariasi yaitu dari 87,38 kPa- 187,84 kPa sedangkan nilai ground pressure adalah 720,07 kPa yang nilainya lebih besar dari nilai daya dukung ijin tanah sehingga tanah dinyatakan tidak mampu menerima beban dari alat angkut  dan masih belum layak untuk digunakan sebagai jalan angkut tambang.

## KESIMPULAN
Berdasarkan tujuan penelitian bahwa hasil dari penelitian dapat disimpulkan adalah sebagai berikut.
1. Karakteristik tanah lempung, distribusi butir tanah dengan hasil uji: butir lolos ayakan no. 200 (lempung) sebanyak  59,26%-90,30%, butir lolos  ayakan no. 10 dan tertahan di ayakan no. 200 (pasir) sebanyak 9,42%- 36,01%, butiran yang lolos ayakan no.4 dan tertahan di ayakan no.10 (kerikil) sebanyak 0,28%-6,67%. Batas Atterberg menggunakan standart pengujian ASTM D 2216-80  dengan hasil uji: Batas cair ( 33,64%- 66,32%), Batas plastis (20,1%-30,61%), Batas susut (19,3%-28,1%), Indeks plastisitas (12,45%-36,32%). Berat isi tanah menggunakan standart pengujian
ASTM D 2937-83  dengan hasil uji (2,16 g/cm 3 -2,44 g/cm 3 ).
2. Karakteristik sifat mekanik tanah lempung, menggunakan standart pengujian ASTM D 3080-72.
Pengujian Direct shear test nilai kohesi tanah (0,1364 kg/cm 2 -0,4743 kg/cm 2 ) dan Nilai sudut gesek dalam (14,04 0 -25,31 0 ).
3. Tapak lapis subgrade tanah lempung kaolin tidak dapat digunakan sebagai jalan angkut tambang tanpa lapis pondasi.

## DAFTAR PUSTAKA
[1] Budi, Pengujian Tanah di Laboratorium ,  Edisi Pertama, Yogkyakarta, 2011.
[2] Das,  Braja M., Advance  Soil  Mechanics, Mc. Graw Hill , Singapore, 1983.
[3] Das,  Braja M., Principles of Geotechnical Engineering, California State University , Sacramento, 2002.
[4] Hardiyatmo, Christady H., Mekanika Tanah I , Gadjah Mada University Press, Yogyakarta., 2010
[5] Indonesianto, Pemindahan Tanah Mekanis , Jurusan Teknik Pertamabangan UPN (Veteran), Yogyakarta, 2005
[6] Komatsu, Spesification and Application Handbook. Third Edition, 1978
[7] Peurifoy, Construction Planning Equipment. Int Student Edition. Mc graw-Hlll, New York, 1979
[8] Soedarmo dan Purnomo, Mekanika Tanah I . Kanisius. Malang, 1993.
[9] Srirahayu, Analisis  Distribusi Beban Gandar Pada Angkutan Berat Muatan Berlebih Terhadap Kerusakan Pada Struktur Perkerasan Lentur . Universitas Indonesia, 2011.
[10] Tannant, Dwayne D. dan Regensburg B., Guidelines For  Mine Haul Road Design. University of British Columbia – Okanagen. Canada, 2001.