## REKONSTRUKSI TADULAKO
Civil Engineering Journal on Research and Development http://new.jurnal.untad.ac.id/index.php/renstra pISSN: 2723-3472
eISSN: 2746 -1033
Volume 3, Issue 2, September 2022, pages 9-14

## Pengaruh Tinggi Muka Air Terhadap Deformasi Tanah Terlikuefaksi
A. Beddu a *, Rahainun a , I. Fadliah a , A. Rahayu a dan H. Setiawan a
a Jurusan Teknik Sipil, Fakultas Teknik Universitas Tadulako, Jl. Soekarno-Hatta Km 9, Palu 94118, Indonesia
* Corresponding author ’s e -mail: arifin.b@untad.ac.id
Received: 22 August 2022 ; revised: 28 August 2022 ; accepted: 29 August 2022
Abstract: Liquefaction occurs in saturated loose sandy soils that experience an increase in pore water pressure due to the propagation of earthquake waves to the ground surface. This phenomenon raises various questions such as how the groundwater level can affect the occurrence of liquefaction events at different earthquake strengths. The purpose of this study was to determine the effect of groundwater level on liquefaction-prone soils at different seismic peak acceleration values and the effect of relative density (Dr) values on liquefaction- prone soils with variations in groundwater level and earthquake acceleration. In this study, a sample of Jono Oge sand soil was used from the occurrence of liquefaction that met the gradation criteria. The soil was separated through the #8 sieve and retained #100. The modeling technique is carried out with several variables such as the ratio of groundwater level (Hw/Hs) of 25%, 50%, 75%, and 90%, relative density (Dr) 30%-40% and 40%-50%, and at different peak accelerations of 0.3g and 0.4g. The modeling test uses a sieve shaker for earthquake vibrations..  The  results  of  the  study  show  that  the  difference  in  groundwater  level  affects  the  subsidence  of  liquefied  soil  where  the settlement will be accure greater in the ratio of the groundwater level (Hw/Hs) and the peak acceleration is greater and vice versa, the difference in relative density (Dr) also affects the magnitude of the the settlement where the lower the Dr value for Hw/Hs and the greater the peak acceleration, the greater the settlement will be occure.
Keywords: liquefaction, ground water level, relative density, peak ground acceleration
Abstrak: Likuefaksi terjadi pada tanah pasir lepas jenuh air yang mengalami peningkatan tekanan air pori akibat perambatan gelombang gempa  ke  permukaan  tanah.  Fenomena  ini  menimbulkan  berbagai  pertanyaan  seperti  bagaimana    tinggi  muka  air  tanah  dapat mempengaruhi terjadinya peristiwa likuefaksi pada kekuatan gempa yang berbeda. Tujuan dari penelitian ini adalah untuk mengetahui pengaruh tinggi muka air tanah terhadap tanah rentan likuefaksi pada nilai percepatan puncak gempa yang berbeda dan pengaruh nilai kerapatan relatif (Dr) terhadap tanah rentan likuefaksi dengan variasi muka air tanah dan percepatan puncak gempa. Dalam penelitian ini digunakan sampel tanah pasir Jono Oge dari bekas terjadinya likuefaksi yang memenuhi kriteria gradasi. Dilakukan pemisahan tanah lolos saringan #8 dan tertahan #100. Teknik pemodelan di lakukan dengan beberapa variabel seperti perbandingan tinggi muka air tanah (Hw/Hs) sebesar 25%, 50%, 75% dan 90%, kerapatan relatif (Dr) 30%-40% dan 40%-50%, serta pada percepatan puncak gempa yang berbeda yakni 0,3g dan 0,4g. Pengujian pemodelan menggunakan alat sieve shaker untuk getaran gempa. Dari hasil penelitian menunjukan bahwa perbedaan tinggi  muka  air  tanah berpengaruh pada  penurunan  tanah terlikuefaksi dimana  penurunan  akan  semakin  besar  terjadi  pada perbandingan tinggi muka air tanah (Hw/Hs) dan percepatan puncak gempa yang lebih besar begitu pula sebaliknya, perbedaan kerapatan relatif (Dr) juga mempengaruhi besarnya penurunan dimana semakin rendah nilai Dr pada Hw/Hs serta percepatan puncak gempa yang lebih besar, akan semakin besar pula penurunan yang terjadi.
Kata kunci: likuefaksi, tinggi muka air tanah, kerapatan relatif (Dr), percepatan puncak gempa

## 1. Pendahuluan
Likuefaksi  adalah  peristiwa  alam  dimana  tanah kehilangan  daya  dukungnya  disebabkan  goncangan  tiba- tiba  yang  mengakibatkan  peningkatan  tekanan  air  pori, kemudian tanah akan kehilangan kekuatan gesernya secara drastic  dan  menyebabkan  daya  dukung  tanah  menurun sehingga  tidak  dapat  menopang  bangunan  diatasnya. Kejadian  ini  berkaitan  dengan  kondisi  pasir  jenuh  yang memiliki  kepadatan  lepas  atau  sedang,  dimana  muka  air tanah berada dekat dengan lapisan permukaan.
Pemahaman  mengenai  pengaruh  tinggi  muak  air  ini penting karena akan menjadi penentu besarnya tekanan air pori  tambahan  selama  guncangan  gempa [1-3] bahwa pengurangan  kekakuan  tanah  yang  mengalami  likuefaksi karena penurunan tegangan efektif dapat dicerminkan oleh percepatan pada uji eksitasi sinusoidal maupun uji eksitasi gempa  dan  dapat  dikaitkan  dengan  baik  terhadap pembangkitan tekanan air pori berlebih.
Faktor  berikutnya  yang  mempengaruhi  kondisi likuefaksi  adalah  kepadatan  relatif,  merupakan  parameter penting  untuk  dipertimbangkan  ketika  mengevaluasi likuefaksi,  beberapa  penulis  sebelumnya  menunjukkan hubungan  yang  nyata  antara  kerapatan  relatif  yang berhubungan dengan besarnya penurunan pasca likuefaksi [4-6] pada sejumlah  penelitian  menggunkan  uji  triaksial untuk  mempelajari  potensi  likuefaksi  dan  pembangkitan tekanan  air  pori  dengan  berbagai  parameter  seperti kerapatan relatif.
Sementara  besarnya  percepatan  puncak  di  permukaan gempa merupakan faktor kunci pembebanan dinamis pada uji  likuefaksi,  dalam  pengujian  berbasis  laboratorium  uji dinamis dalam mengkaji fenomena likuefaksi berada pada kisaran  kondisi  percepatan    0,15g,    0,30  g,  dan  0,40  g dimana  interaksi  antara  karakteristik  dinamis,  seperti amplitudo  percepatan,  arah  lonjakan  percepatan  sebagai variabel yang menentukan [7-9].
REKONSTRUKSI TADULAKO : Civil Engineering Journal on Research and Development, Vol. 3(2), September 2022
Berdasarkan uraian di atas dapat kita ketahui pentingnya merumuskan hubungan muka air tanah yang mempengaruhi fenomena  likuefaksi,  yang  berkaitan  dengan  kerapatan relatif  dan  percepatan  gempa  yang  mana  akan  terus mengeksplorasi pemahaman tentang likuefaksi itu sendiri.

## 2. Metode Penelitian

## 2.1. Material Pasir
Sampel tanah pasir yang akan digunakan pada penelitian ini berasal  dari  bekas  terjadinya sand boil yang  berada di Desa  Jono  Oge,  Kabupaten  Sigi-Biromaru,  Provinsi Sulawesi Tengah ( Tabel 1 ).
Tabel 1 . Sifat fisik tanah No  Uji Sifat Fisik Tanah Satuan Nilai 1 Ukuran Efektif (D 10 ) mm 0.18 2 Ukuran Efektif (D 30 ) mm 0.3 3 Ukuran Efektif (D 60 ) mm 0.5 4 Persen Lolos Saringan No. #4 % 99.97 5 Persen  Lolos  Saringan  No. #200 % 0.46 6 Koefisien Keseragaman 1.02 7 Koefisien Gradasi 2.8 8 Berat Jenis 2.67 9 Indeks Plastisitas % NP 10  Berat Isi Lapangan g/cm3 1.87 11  Kadar Air Lapangan % 5 12  Derajat Kejenuhan % 26 13  Berat Maksimum g/cm3 1.39 14  Berat Isi Minimum g/cm3 1.6 15  Kerapatan Relatif Desain % 44 2.2. Peralatan
Digunakan sejumlah peralatan diantaranya adalah sieve shaker, t abung chamber acrylic dan acceleromter ( Gambar 1 ).
Gambar 1. Skematik peralatan pengujian [10]

## 2.3. Penyiapan Benda Uji
Terlebih  dulu  sampel  tanah  asli  yang  telah  diuji  sifat fisik  tanahnya  akan  dipisahkan  butir  kasar  dan  butir
halusnya dengan menggunakan saringan, yaitu lolos #8 dan tertahan  #100,  yang  bertujuan  untuk  mengunci  variabel material yang akan digunakan, meminimalisir penyimpangan dan untuk menguji ciri khas dari pasir Jono Oge itu sendiri.
Tanah  yang  telah  dipisahkan  secara  gradasi  diambil untuk  menetapkan  berat  volume,  Tinggi  rencana pengamatan  terlebih  dahulu  ditentukan,  lalu  dihitung volumenya,  dari  hubungan  volume  tersebut  ditetapkan kebutuhan berat pasir untuk mendapatkan kepadatan relatif desain.  Setelah  melakukan  pengujian  sifat  fisik  tanah  dan pengambilan berat  volume maka akan diperoleh nilai GS ,  dmak dan  dmin Untuk  mengetahui  berapa  massa  pasir  dan  massa  air yang  akan  digunakan  pada  tiap-tiap  kepadatan  relatif desain,  maka  dilakukan  perhitungan  menggunakan hubungan Pers. 1-7 [11-15] .
𝛾 𝑑𝑚𝑎𝑘 = ( 𝐺𝑆.𝛾 𝑤 1+𝑒 𝑚𝑖𝑛 ) (1)
𝛾 𝑑𝑚𝑖𝑛 = ( 𝐺𝑆.𝛾 𝑤 1+𝑒 𝑚𝑎𝑘 ) (2)
𝐷𝑅 𝑟𝑒𝑛𝑐. = e mak − e e mak − e min (3)
𝛾 𝑑𝑟𝑒𝑛𝑐. = ( 𝛾 𝑠𝑎𝑡𝑟𝑒𝑛𝑐𝑎𝑛𝑎 1+𝑤 ) (4)
𝛾 𝑠𝑎𝑡𝑟𝑒𝑛𝑐. = 𝛾 𝑑𝑟𝑒𝑛𝑐𝑎𝑛𝑎 + ( 𝑒 1+𝑒 ) . 𝛾 𝑤 (5)
𝑚 𝑑𝑟𝑒𝑛𝑐. = 𝑚 𝑠𝑎𝑡𝑟𝑒𝑛𝑐𝑎𝑛𝑎 1+𝑤 (6)
𝑚 𝑤𝑟𝑒𝑛𝑐. = 𝑚 𝑠𝑎𝑡𝑟𝑒𝑛𝑐𝑎𝑛𝑎 − 𝑚 𝑑𝑟𝑒𝑛𝑐𝑎𝑛𝑎 (7)
dimana:
𝛾 𝑑𝑚𝑎𝑘 =  Berat isi kering maksimum (gram/cm 3 ) 𝛾 𝑑𝑚𝑖𝑛 =  Berat isi kering minimum (gram/cm 3 ) 𝛾 𝑑𝑟𝑒𝑛𝑐. =  Berat isi kering rencana (gram/cm 3 ) 𝛾 𝑠𝑎𝑡𝑟𝑒𝑛𝑐. =  Berat isi jenuh (gram/cm 3 ) 𝐺𝑆
=  Berat Jenis 𝛾 𝑤 =  Berat satuan isi air (gram/cm 3 ) 𝑒 =  Angka pori e mak =  Angka pori maksimum e min
=  Angka pori minimum
𝐷𝑅 𝑟𝑒𝑛𝑐. =  Kerapatan relatif rencana 𝑚 𝑑𝑟𝑒𝑛𝑐. =  Massa tanah rencana (gram) 𝑚 𝑤𝑟𝑒𝑛𝑐. =  Massa air rencana (gram)
Lapisan  pasir  dibuat  dengan  teknik  pengisian  basah, dengan  cara  mengisi  air  ke  dalam chamber pengujian terlebih  dahulu  sampai  ketinggian  tertentu,  sebelum  pasir secara  perlahan-lahan  dituangkan  menggunakan  corong plastik, dengan mengatur tinggi jatuh sesuai dengan tinggi yang  direncanakan  untuk  mencapai  lapisan  pasir  dengan kerapatan yang seragam.

## 2.4. Skematik Pengujian
Tabung Chamber berdiamater  10  cm  dengan  tinggi pengamatan atau tebal pasir ( H S ) sebesar 20 cm yang telah terdapat  mistar  pembacaan  penurunan  diisi  air  dan  pasir seusai kondisi yang akan diujikan selanjutnya diletakkan di atas alat sieve shaker , dan kemudian dikencangkan dengan
REKONSTRUKSI TADULAKO : Civil Engineering Journal on Research and Development, Vol. 3(2), September 2022
penjepit vertikal. Kerapatan relatif yang diuji adalah dalam rentang  masing-masing  30-40%  dan  40-50%;  dengan perbandingan  (Hw/Hs)  berturut  adalah  25;50;75  dan  90 ( Gambar 2 ).
Gambar 2. Detail tabung Chamber (A = Stang pengunci; B = Penutup tabung; C = Mistar pebacaan penurunan; D = Baut; E = Tabung Chamber; F = Pasir kering; G = Pasir jenuh; H = Alas tabung; I  = Keran in-outlet ; Hs= Tinggi pasir; Hw= Tinggi air [13]
Adapun pola getaran yang dikenakan pada pengujian ini adalah seusia pengaturan getaran pada sieve shaker diatur sesuai  skema  percepatan  yang  telah  ditetapkan  yaitu percepatan  puncak  untuk  0,3  g  dan  0,4  g  ( Gambar  3 dan Gambar 4 ).
Gambar 3. Pola getaran yang digunakan dengan percepatan puncak 0,3g
Gambar 4. Pola getaran yang digunakan dengan percepatan puncak 0,4g

## 3. Hasil dan Pembahasan

## 3.1. Pola Deformasi vertikal
Pengamatan  secara  visual  terhadap  perilaku  tanah terlikuefaksi dengan membandingkan hasil-hasil dokumentasi  sebelum  dan  sesudah  pengujian,  juga membandingkan  hasil  uji  satu  variabel  dengan  hasil  uji variabel  lainnya,  dengan  ini  diperoleh  beberapa  perilaku- perilaku  tanah  yang  menarik  yaitu  sebagai  berikut  seperti pada Gambar 5, Gambar 6 dan Gambar 7.
Gambar 5. Hasil Pengujian untuk Drrencana = 30-40%, Hw/Hs = 25%, percepatan puncak 0,3g; (A) Sebelum pengujian dan (B) Sesudah pengujian
Gambar 6. Hasil Pengujian Untuk Dr rencana = 30-40%, Hw/Hs = 25%, percepatan puncak 0,3g; (A) Sebelum pengujian dan (B) Sesudah pengujian
Gambar 7. Hasil Pengujian Untuk Drrencana = 30-40%, Hw/Hs = 75%, percepatan puncak 0,3g; (A) Sebelum pengujian dan (B) Sesudah pengujian.
REKONSTRUKSI TADULAKO : Civil Engineering Journal on Research and Development, Vol. 3(2), September 2022

## 3.2. Deformasi dan Kerapatan Relatif,DR
Setelah  melakukan  pengujian  pemodelan  secara keseluruhan  adapun  hasil  data  yang  didapatkan  dari pengujian pemodelan ini adalah sebagai berikut: Gambar 8 dan Gambar 9 .
Gambar 8. Hasil pengujian untuk DR rencana 30-40% dan
40-50%  ditinjau berdasarkan percepatan puncak gempa =
0,3g
Gambar 9. Hasil pengujian untuk Dr r encana 30-40% dan 40-50% ditinjau berdasarkan percepatan puncak gempa = 0,4g
Dengan membandingkan Gambar 7 dan Gambar 8 dapat dinyatakan  bahwa  nilai  kerapatan  relatif  mempengaruhi besarnya  penurunan  yang  terjadi,  semakin  kecil  nilai  Dr yang  diujikan  maka  akan  semakin  besar  nilai  penurunan yang terjadi begitu juga sebaliknya.

## 3.3. Model Distribusi Variabel Percepatan Gempa
Berdasarkan Gambar 10 dan Gambar 11 terlihat bahwa besarnya  percepatn  puncak  gempa  juga  mempengaruhi besarnya  penurunan  yang  terjadi,  dari  tiap-tiap  pengujian yang  dilakukan  pada  umumnya  semakin  kecil  nilai percepatan  puncak  gempa  yang  diujikan  maka  akan semakin kecil pula nilai penurunan yang terjadi.
3.4. Model Distribusi Variabel perbandingan muka air tanah ( Hw/Hs )
Dengan  membandingkan Gambar  10 dan Gambar  11 dapat  dinyatkan  bahwa  perbedaan  perbandigan  muka  air tanah  ( Hw/Hs )  memiliki  pengaruh  signifikan  yang berbanding  lurus  terhadap  penurunan  tanah  terlikuefaksi dari  hasil  pengujian  terlihat  bahwa  semakin  besar perbandingan muka air tanah ( Hw/Hs ) yang diujikan maka semakin  tinggi  pula  penurunan  yang  terjadi  begitu  pula sebaliknya,  hal  ini  dikarenakan  pada Hw/Hs =  25% ketebalan  tanah  jenuh  lebih  rendah  dibandingkan  dengan Hw/Hs = 50%, 75% dan 90% dimana tanah yang jenuh ini setelah  diberikan  getaran  segera  mengalami  kehilangan
kekuatan  gesernya  menyebabkan  berkurangnya  daya dukung  tanah  kemudian  terjadi  penurunan  dan  air  yang sebelumnya memenuhi rongga tanah berangsur-angsuh naik ke permukaan.
Gambar 10. Hasil pengujian untuk percepatan puncak = 0,3g dan 0,4g ditinjau berdasarkan  nilai Dr rencana = 30- 40%
Gambar 11. Hasil pengujian untuk percepatan puncak = 0,3g dan 0,4g ditinjau berdasarkan  nilai Dr rencana = 40- 50%

## 4. Kesimpulan
Hasil  penelitian  menunjukkan  bahwa  pebedaan  tinggi muka  air  tanah  berpengaruh  pada  tanah  terlikuefaksi, dimana nilai penurunan terbesar yaitu 2,0 cm terjadi  pada perbandingan tinggi muka air tanah ( Hw/Hs ) 75% dan 90% dan percepatan puncak gempa 0.4g. Hal ini menunjukkan semakin  besar nilai percepatan puncak gempa yang lebih besar  semakin  besar  pula  penurunan  yang  terjadi,  begitu pula sebaliknya.
Perbedaan  kerapatan  relatif  ( Dr )  juga  memengaruhi besarnya penurunan, nilai penurunan terbesar yaitu 2,0 cm tercatat pada pengujian dengan nilai kerapatan relatif ( Dr ) 40-50% pada tinggi muka air ( Hw/Hs ) 75% dan 90% serta percepatan  puncak  gempa  0.4g.  Hal  ini  menunjukkan semakin  besar  nilai  kerapatan  relatif  ( Dr )  pada perbandingan muka air tanah serta percepatan puncak yang lebih  besar,  maka  semakin  besar  pula  penurunan  yang terjadi, begitu pula sebaliknya

## Daftar Pustaka
[1] Y.Y.  Ko  and  C.H.  Chen,  “On the  Variation  of Mechanical  Properties  of  Saturated  Sand  During Liquefaction Observed in Shaking Table Tests ,” Soil Dynamics and Earthquake Engineering , vol. 129, no. 1, p. 105946, 2020.
[2] R.E.S. Moss, T.R. Honnette, and J.S. Jacobs, “Large - Scale Liquefaction and Postliquefaction Shake Table
REKONSTRUKSI TADULAKO : Civil Engineering Journal on Research and Development, Vol. 3(2), September 2022
T esting,”
Journal of Geotechnical and
Geoenvironmental  Engineering. ,  vol.  146,  no.  12,  p. 04020138, 2020.
[3] W.Y.  Hung,  C.J.  Lee,  and  L.M.  Hu,  “Study  of  the Effects  of  Container  Boundary  and  Slope  on  Soil Liquefaction by Centrifuge Modeling ,” Soil Dynamics and Earthquake Engineering , vol. 113, no. 1, p. 682,
2018.
[4] J.  Liu,  “Influence  of  Fines  Contents  on  Soil Liquefaction  Resistance  in  Cyclic  Triaxial  Test,” Geotechnical  and  Geological  Engineering ,  vol.  38, no. 5, p. 4735, 2020.
[5]  K.  Ishihara,  K.  Harada,  W.F.  Lee,  C.C.  Chan,  and A.M.M. Safiullah,  “Post -liquefaction  Settlement
Analyses Based on the Volume Change
Characteristics  of  Undisturbed  and  Reconstituted Samples ,” Soils  and  Foundations ,  vol.  56,  no.  3,  p. 533, 2016.
[6]  T.G.  Sitharam,  B.V.  Ravishankar,  and  S.M.  Patil, “Liquefaction and Pore Water Pressure Generation in Sand:  Cyclic  Strain  Controlled  Triaxial  Tests ,”
International  Journal  of  Geotechnical  Earthquake Engineering , vol. 3, no. 1. p. 57, 2012.
[7]  W.  Liu,  W.  Chen,  Q.  Wang,  J.  Wang,  and  G.  Lin, “Effect  of Pre-Dynamic  Loading  on  Static Liquefaction  of  Undisturbed  Loess ,” Soil  Dynamics and  Earthquake  Engineering ,  vol.  130,  no.  1,  p. 105915, 2020.
[8] S. Mittal and R. Chauhan, “Liquefaction Behavior of Reinforced  Saturated  Sand  Under  Dynamic Conditions ,” International  Journal  of  Geotechnical Engineering, vol. 7, no. 1, p. 109, 2019.
[9]  R.  Sukkarak,  W.  Tanapalungkorn,  S.  Likitlersuang, and  K.  Ueda,  “Liquefaction Analysis  of  Sandy  Soil During  Strong  Earthquake in  Northern  Thailand,” Soils and Foundations , vol. 61, no. 5, p. 1302, 2021.
[10] L.Z.  Mase,  "Studi  Kehandalan  Metode  Analisis Likuifaksi Menggunakan SPT Akibat Gempa 8,6 Mw, 12 September 2007 di  Area Pesisir Kota Bengkulu", Jurnal Teknik Sipil , vol. 25, no. 1, p. 53, 2018
[11] H.B.  Seed  and  M.  Idris,  "Simplified  Procedure  for Evaluation Soi l Liquifaction Potential" Journal of soil Mechanics and Foundation, Division, ASCE , vol. 97. no.9, p. 1249, 1971.
[12] P.K.  Roberson and B.H.  Wride, Cyclic Liqui  faction and  the  Evalution  Based  on  the  SPT  and  CPT ,
Newyork: Proceedings, 1989.
[13] E.  Soebowo,  Studi  Geologi, Geofisika  dan Kebencanaan Pasca Gempabumi Jogjakarta , Jakarta: Pusat Penelitian Geoteknologi - LIPI, 2006 .
[14] E.  Soebowo,  A.  Tohari,  and  D.  Sarah, " Potensi Likuifaksi Akibat Gempabumi Berdasarkan Data CPT Dan  N-SPT  di  Daerah  Patalan  Bantul,  Yogyakarta", Indonesian  Journal  of  Geology and Mining , vol. 19, no. 2, p. 25, 2009.
[15] H.G.  Putra,  A.  Hakam,  and  D.  Lastaruna,  "  Analisa Potensi Likuifaksi Berdasarkan Data Pengujian Sondir (Studi  Kasus  Gor  Haji  Agus  Salim  Dan Lapai, Padang)", Jurnal Rekayasa Sipil , vol. 5, no. 1, p. 11, 2009.
This page is intentionally left blank