## ANALISIS PEMAMPATAN SEKUNDER PADA TANAH GAMBUT JAMBI DENGAN METODE GIBSON-LO

## Tanjung Rahayu
Dosen Jurusan Teknik Sipil, Universitas Muhammadiyah Jakarta email : tanjungrahayu@yahoo.com
ABSTRAK: Penelitian  ini  dilakukan  untuk  mempelajari  perilaku  pemampatan  sekunder  pada  tanah  gambut  Jambi dengan  melakukan  percobaan  konsolidasi  dan  analisa  data.  Percobaan  konsolidasi  dilakukan  di  laboratorium  dengan menggunakan  alat  uji    oedometer  digital  dan  analisis  data    dilakukan    dengan  menggunakan    Metode  Gibson- Lo.Tahapan  pembebanan  pada  percobaan  konsolidasi  dilakukan  dengan  rasio  penambahan  beban  sebesar  1,  dengan beban awal 0,05 kg/cm 2 dan beban akhir 6,4 kg/cm 2 . Tiap tahapan beban diberikan selama 24 jam, kecuali untuk dua tahap  beban  di  sekitar  tekanan  prakonsolidasi  yaitu  0,4  kg/cm 2 dan  0,8  kg/cm 2 ,  beban  diberikan    selama  7  x  24  jam. Hasil  penelitian  menunjukkan  bahwa  kurva  pemampatan  tanah  gambut  Jambi  menyerupai  kurva  pemampatan  tipe  I dan  II  menurut  Lo  (1961).  Hasil  analisis  data  dengan  Metode  Gibson-Lo  menunjukkan  bahwa  nilai  parameter  a  dan  b mengecil dengan meningkatnya beban, sedangkan nilai 1/  membesar dengan meningkatnya beban.
Kata Kunci : tanah gambut, konsolidasi sekunder
ABSTRACT: This  research  was  conducted  to  study  the  behavior  of  secondary  compression  of  peat  soils  Jambi  by experimenting  consolidation  and  analysis  of  data.  Consolidation  experiments  conducted  in  the  laboratory  using  digital oedometer test equipment and data analysis is done by using the method of Gibson-Lo.Tahapan loading on consolidation experiments  conducted  with  the  addition  expense  ratio  of  1,  with  an  initial  load  of  0.05  kg/cm2  and  load  end  of  6.4 kg/cm2. Each stage of the load is given for 24 hours, except for a two-stage load around prakonsolidasi pressure is 0.4 kg/cm 2 and 0.8 kg/cm 2 , the load given for 7 x 24 jam. The results showed that the compression curve resembles peat in Jambi compression curve of type I and II according to Lo (1961). The results of the analysis of the data by the method of Gibson-Lo  showed  that  the  value  of  the  parameters  a  and  b  decreases  with  increasing  load,  while  the  value  of  1  /  enlarged with increasing load.
Keywords : peat soils, secondary consolidation

## LATAR BELAKANG
Gambut  yang  lebih  dikenal  dengan  nama  peat, adalah campuran dari fragmen-fragmen material organik  yang  berasal  dari  tumbuh-tumbuhan yang  telah  membusuk  dan  menjadi  fosil.  Tanah gambut mempunyai sifat yang tidak menguntungkan  bagi  konstruksi  bangunan  sipil, sebab  mempunyai  kadar  air  yang  tinggi,  daya dukung  rendah,  dan  kemampatan  tinggi.  Oleh sebab  itu,  tanah  gambut  termasuk  tanah  yang kurang  baik  untuk  suatu  konstruksi  bangunan sipil.
Penelitian  mengenai  tanah  gambut  masih  jarang dilakukan  di  Indonesia  sehingga  pengetahuan tentang  tanah  gambut  sangat  terbatas.  Keadaan seperti  ini  tidak  boleh  terjadi,  sebab  lahan gambut  di  Indonesia  sangat  luas.  Lahan  gambut terbesar terdapat di pulau Kalimantan, Sumatera, dan Irian Jaya.
Perilaku  tanah  gambut,  misalnya  konsolidasi, berbeda  dengan  perilaku  tanah  lainnya.  Dengan demikian, analisis-analisis pada tanah lain seperti lempung  tidak  dapat  digunakan  begitu saja  pada
tanah  gambut.  Pada  tanah  lempung,  penurunan tanah  tidak  akan  terjadi  setelah  konsolidasi sekunder selesai atau proses disipasi tekanan air pori  selesai.  Pada  tanah  gambut,  penurunan masih  dapat  terjadi  setelah  disipasi  tekanan  air pori  selesai  karena  adanya  pemampatan  pada butiran-butiran tanah.
Untuk  mendapatkan  metode  yang  benar  dan tepat pada pelaksanaan konstruksi teknik sipil di atas  tanah  gambut,  harus  dilakukan  penelitian lebih  lanjut  untuk  mengetahui  karakteristik  dan perilaku  tanah  gambut.  Dengan  demikian, diharapkan penelitian ini dapat digunakan untuk menambah  pengetahuan  dalam  pelaksanaan rekayasa sipil pada tanah gambut.

## TUJUAN PENELITIAN
Penelitian  ini  dilakukan  untuk  mengetahui perilaku  pemampatan  sekunder  pada  tanah gambut  dengan  melakukan  analisis-analisis terhadap data-data yang diperoleh dari percobaan  di  laboratorium.  Analisis  dilakukan dengan  menggunakan  Metode  Gibson-Lo.  Dari analisis-analisis tersebut akan diperoleh :
1)  Bentuk  kurva  pemampatan  tanah  gambut Jambi?
2)  Kurva  hubungan  antara  penurunan  -  waktu, angka  pori  –  waktu,  regangan  –  waktu, regangan  –  log  waktu,  dan  kecepatan perubahan angka pori – waktu.
3)  Parameter-parameter  model  reologi  a,  b,  , b 1 , dan  1 .

## KARAKTERISTIK TANAH GAMBUT
Tanah  gambut  adalah  tanah  yang  terbentuk  dari campuran  fragmen-fragmen  material  organik yang  berasal  dari  tumbuh-tumbuhan  yang  telah membusuk  dan  menjadi  fosil.  Menurut  ASTM D2607-69,  istilah  gambut  hanya  berhubungan dengan  bahan  organik  yang  berasal  dari  proses geologi selain batubara, dibentuk dari tumbuhan
yang telah mati, berada di dalam air, dan hampir tidak  ada  udara  di  dalamnya,  terjadi  di  rawa- rawa, dan mempunyai kadar abu tidak lebih dari 25 % berat keringnya.
Parameter-parameter tanah yang dapat memberi gambaran fisik dari tanah gambut adalah : a. Kadar air Tanah  gambut  mempunyai  kemampuan  yang cukup tinggi untuk menyerap dan menyimpan air.
b. Angka pori Angka  pori untuk  tanah gambut sangat  besar, yaitu  berkisar  5  –  15.  Bahkan  pernah  ada tanah  gambut  berserat  yang  mempunyai angka pori 25 (Hanrahan,1954).
c. Berat jenis Berat  jenis  tanah  gambut  lebih  besar  dari  1. Menurut  MacFarlene  (1969),  nilai  berat  jenis rata-rata adalah 1,5 atau 1,6.
d. Berat volume Berat  volume  tanah  gambuat  sangat  rendah.
Untuk  gambut  yang  mempunyai  kandungan organik  tinggi  dan  terendam  air,  berat volumenya  kira-kira  sama  dengan  berat volume  air  (MacFarlene,  1969).  Hasil  studi dari  beberapa  peneliti  yang  dirangkum  oleh MacFarlene  menunjunkkan  bahwa  nilai  berat volume  tanah  gambut  berkisar  antara  0,9  – 1,25 t/m 3 .
e. Susut Apabila tanah gambut dikeringkan maka tanah tersebut  akan  menyusust  dan  menjadi  keras. Menurut  Colley  (1950),  penyusutan  yang terjadi  dapat  mencapai  50  %  dari  volume awal.  Tanah  gambut  yang  telah  mengalami penyusutan tidak  akan mampu  untuk menyerap  air  seperti  pada  kondisi  awal. Volume air yang dapat diserap kembali hanya berkisar  antara  33  –  55  %  dari  volume  air semula (Feustel dan Byers,1930).
f. Koefisien permeabilitas
Nilai  koefisien  permeabilitas  tanah  gambut berkisar  antara  10 -6 –  10 -3 cm/dt  (Colley, 1950,  dan  Miyakawa,  1960).  Untuk  tanah gambut  berserat  (fibrous  peat),  koefisien
permeabilitas  arah  horisontal  lebih  besar daripada arah vertikal.
g. Keasaman ( acidity )
Air gambut (peaty water) yang pada umumnya bebas dari air laut mempunyai pH antara 4 – 7 (Lea,  1960).  Tingkat  keasaman  tanah  gambut berfluktuasi  tergantung  pada  musim  dan cuaca.  Nilai  pH  tertinggi  terjadi  setelah  hujan lebat  yang  diikuti  dengan  musim  panas  yang kering.
h. Kadar abu dan kadar organik Kadar  abu  tanah  gambut  dapat  ditentukan dengan cara memasukkan tanah gambut (yang telah  dikeringkan  pada  temperatur  105 o C)  ke dalam  oven  pada  temperatur  440 o C  (Metode C)  atau  temperatur  750 o C  (Metode  D) sampai contoh  tanah  tanah  menjadi  abu  (ASTM  D 2974-87).

## KONSOLIDASI  DAN  PEMAMPATAN  TANAH GAMBUT
Terzaghi  (1943)  menyatakan  bahwa  konsolidasi adalah  proses  berkurangnya  kadar  air  pada lapisan tanah jenuh tanpa penggantian tempat air oleh  udara.  Holtz  dan  Kovacs  menyatakan  jika tanah lempung  menerima beban, karena permeabilitasnya yang kecil, maka
pemampatannya  ditentukan  dari  kecepatan keluarnya  air  dari  pori-pori  tanah.  Proses  ini dinamakan konsolidasi dengan respons tegangan-regangan-waktu.
Proses  berkurangnya  volume  dalam  konsolidasi dapat disebabkan karena :
a. deformasi partikel-partikel tanah ( bending )
b. perubahan jarak antar partikel
c. keluarnya air dan udara dari pori-pori tanah
Konsolidasi tanah dapat dibagi menjadi konsolidasi  primer  dan  konsolidasi  sekunder, dimana  konsolidasi  sekunder  terjadi  setelah proses  konsolidasi  primer  selesai.  Pertambahan
beban  pada  tanah,  pertama  kali  akan  diterima oleh air sehingga menimbulkan kenaikan tekanan air  pori  ( excess  pore  pressure ).  Pada  konsolidasi primer,  tekanan  air  pori  akan  berkurang  akibat keluarnya  air  dari  pori-pori  tanah,  kemudian dilanjutkan dengan konsolidasi sekunder dengan tekanan  air  pori  konstan.  Pada  tanah  inorganik, konsolidasi primer merupakan komponen terbesar  dari  penurunan  total  ( settlement ), sedangkan  pada  tanah  organik  konsolidasi sekunder merupakan komponen terbesar. Pemampatan tanah gambut dapat diamati dengan melihat  kurva  regangan  terhadap  log  waktu. Komponen-komponen pemampatan tanah gambut terdiri dari :
a. regangan seketika ( instantaneous strain,  i ) Terjadi dengan segera setelah beban diberikan karena tertekannya rongga udara.
b. Regangan primer ( primary strain ,  p )
Terjadi pada waktu yang relatif singkat sampai waktu t p dengan kecepatan pemampatan yang tinggi karena disipasi tekanan air pori.
c. Regangan sekunder ( secondary strain ,  s )
Terjadi  pada  waktu  yang  relatif  lama  sampai waktu t s dengan kecepatan pemampatan yang lebih  rendah  akibat  pemampatan  butiran tanah.
d. Regangan tersier ( tertiery strain ,  t )
Terjadi  secara  terus-menerus  sampai  seluruh proses pemampatan berakhir.
Gambar  1.  Kurva  regangan  –  log  waktu  pada tanah  gambut  dengan  beban  25  kPa  (Edil  dan Dhowian, 1980)
Teori  konsolidasi  Terzaghi  umumnya  digunakan untuk  memperkirakan  pemampatan  tanah, namun  teori  ini  tidak  dapat  digunakan  pada tanah gambut karena:
a. Koefisien  permeabilitas  berkurang  dengan cepat
Pemampatan  awal  sangat  cepat  terjadi  dan kofisien  permeabiltas  berkurang,  sedangkan teori  konsolidasi  Terzaghi  digunakan  pada tanah
yang mempunyai koefisien
permeabilitas konstan.
b. Daya mampat tinggi Pemampatan  serat  terjadi  karena  butiran tanah  memampat,  sedangkan  pada  teori konsolidasi  Terzaghi  butiran  tanah  tidak termampatkan.

## METODE GIBSON – LO
Hasil  studi  yang  dilakukan  Lo  (1961)  membagi kurva  angka  pori  –  log  waktu  menjadi  beberapa bentuk :
a. Kurva tipe I, yang mempunyai bentuk cekung ke  atas  yang  bagus,  kecepatan  pemampatan sekunder  berkurang  sejalan  waktu  dan
kurva  menjadi  horisontal  saat  mencapai penurunan maksimum.
b. Kurva tipe II, mempunyai karakteristik yang digambarkan  dengan  bagian  lurus  pada kurva  dengan  pendekatan  logaritma  untuk waktu yang cukup lama. Kecepatan pemampatan  berkurang  cepat  mendekati tahap akhir dan menjadi nol saat penurunan maksimum tercapai.
c. Kurva tipe III, mempunyai bentuk cekung ke bawah,  kecepatan  pemampatan  sekunder meningkat sejalan waktu, kemudian berkurang  perlahan-lahan  sampai  selesai (IIIb) atau tiba-tiba (IIIa).

## Gambar 2. Tipe pemampatan sekunder (Lo)
Pemampatan  sekunder  dengan  kurva  tipe  I dan II
R.E.  Gibson  dan  K.Y.  Lo  (1961)  merumuskan teori  konsolidasi  satu  dimensi  dengan menggunakan model reologi dua elemen, yaitu pegas  Hooke  yang  dihubungkan  dengan elemen Kelvin.
Gambar 3. Model reologi Gibson - Lo
Saat  beban  luar  yang  diberikan  bekerja  pada tanah,  pegas  ( spring )  Hooke  memampat seketika tetapi pemampatan elemen Kelvin b -  tertahan oleh peredam ( dashpot ) Newton  . Akibat  rendahnya  permeabilitas  yang  dimiliki tanah gambut, tegangan efektif  ’(t) meningkat secara perlahan sejalan waktu dari nol sampai sama besar dengan tegangan yang diberikan.  Dengan  demikian,  pemampatan pegas  a  juga  terjadi  dengan  perlahan  dan memampat secara penuh hanya jika tegangan efektifnya  sama  besar  dengan  tegangan  yang diberikan.
Dengan bertambahnya tegangan efektif secara perlahan,  elemen  Kelvin  mulai  memampat. Pada  mulanya,  seluruh  beban  diterima  oleh peredam  Newton  , kemudian  ditransfer  ke pegas  Hooke  b,  dan  memulai  pemampatan. Peristiwa pemindahan beban tersebut berhubungan  dengan  proses  konsolidasi sekunder  yang  terjadi  pada  tegangan  efektif konstan.  Setelah  waktu  yang  cukup  lama, seluruh tegangan efektif diterima oleh a dan b, peredam  tidak memikul beban lagi.
Peristiwa  konsolidasi  terdiri  dari  dua  proses yang  merupakan  fungsi  waktu,  yaitu  disipasi tekanan  air  pori  dan  rangkak  ( creep )  dalam kerangka tanah pada tegangan efektif konstan. Hubungan  tegangan  efektif  –  regangan  untuk
model  seperti  ini  (dengan  mengasumsikan regangan  nol,  =  0,  pada  t  =  t 0 =  0)  dapat dinyatakan  dalam  bentuk  rumus  Gibson-Lo sebagai berikut :
𝜀(𝑡) =   𝑎 𝜎 ′ (𝑡) +
𝜆  ∫ 𝜎 ′ (𝜏) 𝑡 0 𝑒 −(  𝑏 )(𝑡−  ) 𝑑  (1)
dimana :  =  regangan pemampatan a =  kemampuan pemampatan primer (kPa -1 )
b =    kemampuan  pemampatan  sekunder  (kPa -
1 ) t =  waktu setelah pemberian beban
Pada teori Gibson-Lo, disipasi tekanan air pori diasumsikan akan ditentukan oleh  persamaan dasar konsolidasi satu dimensi :
𝑑𝑒 𝑑𝑡 = 1+𝑒 𝛾 𝑤 𝑑 𝑑𝑧 (𝑘 𝑑𝑢 𝑑𝑧 ) (2)
Substitusi −𝑑𝑒 1+𝑒 = 𝑑𝜀 dengan  mengambil    k  = konstan dan i 0 = 0 pada persamaan (2) : 𝑘 𝛾 𝑤 𝑑 2 𝜎′ 𝑑𝑧 2 = 𝑑𝜀 𝑑𝑡 (3)
Dari  kombinasi  persamaan  (1)  dan  (2), diperoleh persamaan konsolidasi satu dimensi yang dinyatakan dengan tegangan efektif  ’ : 𝑘 𝛾 𝑤 𝑑 2 𝜎′ 𝑑𝑧 2 =   𝑎 𝑑𝜀 𝑑𝑡 +  𝜆 𝜎 ′ − 𝜆 2 𝑏 ∫ 𝜎 ′ (𝑧, 𝜏) 𝑡 0 𝑒 −(  𝑏 )(𝑡−  ) 𝑑  (4)
Kondisi batas dan awal adalah sebagai berikut :
- 0 < z < H ;  ’ = 0 ; untuk t = 0
- 0 < t <  ;  ’ =  (t) untuk z = 0   (5)
- 0 < t   ; d  ’ /dz = 0 ;  untuk z = H dimana  H  adalah  ketebalan  lapisan  tanah  dan tekanan  (t) merupakan fungsi waktu.
Penurunan  relatif  lapisan  tanah  didefinisikan sebagai berikut :
𝜀(𝑡) = 1 𝐻 ∫ 𝑒(𝑧, 𝑡)𝑑𝑧 𝐻 0 (6)
(6)
Persamaan  tersebut  diselesaikan  dengan spesifikasi fungsi beban sebagai berikut :
-  (t)  = 0
untuk  t < 0
-  (t)  =  0 untuk  t  0 (7)
Penurunan  dalam  fungsi  waktu  mempunyai bentuk sebagai berikut :
𝜀 (𝑡, 𝑎, 𝑏, 𝜆, 𝑘) =    𝜎 0 (𝑎 + 𝑏) [1 +
8 𝜋 2 ∑ 1 (2𝑚+1) 2 ∞ 𝑚=0 . ( 𝑅+𝑃 2 𝑃 1 − 𝑃 2 𝑒 𝑃 1 𝑡 −
𝑅+𝑃 1 𝑃 1 − 𝑃 2 𝑒 𝑃 2 𝑡 )] (8)
dimana :
𝑃 1,2 = 0,5 [−(𝑅 + 𝛼) ± √((𝑅 + 𝛼) 2 −  4𝑅𝛽]
 = 𝜆 ( 1 𝑎 + 1 𝑏 )  = 𝜆 𝑏 ⁄ R      = (𝑚 2 𝜋 2 𝑘) 4 𝐻 2 𝑎 𝛾 𝑤 a     =  kemampuan  pemampatan  primer (kPa -1 )
b =    kemampuan  pemampatan  sekunder (kPa -1 )
k =  koefisien permeabilitas (m/s)
1/  =  kekentalan (kPa-s)
Pemodelan  seperti  ini  memerlukan  empat parameter  yaitu  koefisien  permeabilitas  (k), kekentalan struktur tanah (1/  ), kemampuan  pemampatan  primer  (a),  dan kemampuan pemampatan sekunder (b). Dua parameter pertama menentukan waktu rata- rata  pemampatan  sekunder  (b).  Dua parameter pertama menentukan waktu rata- rata  pemampatan  primer  dan  sekunder, sedangkan dua parameter berikutnya
digunakan  untuk  perhitungan  penurunan akhir.
Gibson  dan  Lo  merumuskan  sebuah Metode  pendekatan  untuk  menentukan parameter  tanah  yang  relevan  dari  data eksperimen  berdasarkan  asumsi  bahwa untuk waktu jangka panjang penurunan total tanah  (gambar  3)  sama  dengan  jumlah  dari penurunan  total  pegas  a  dan  penurunan gabungan elemen b-  : 𝜀 (𝑡, 𝑎, 𝑏, 𝜆, 𝑘) =   𝜀 𝑎 (𝑡) +   𝜀 𝑏 (𝑡) (9)
𝑡 →  dimana 𝜀 𝑎 (𝑡) = 𝑎 𝜎 0 𝑡 → 
Persamaan konsolidasi (4) menjadi : 𝑘 𝛾 𝑤 𝑑 2 𝜎′ 𝑑𝑧 2 =   𝜆 𝜎 ′ − 𝜆 2 𝑏 ∫ 𝜎 ′ (𝑧, 𝜏) 𝑡 0 𝑒 −(  𝑏 )(𝑡−  ) 𝑑  (10)
Persamaan ini diselesaikan dengan
memperhatikan kondisi (5) dan (7) sehingga fungsi pendekatan untuk penurunan menjadi : 𝜀(𝑡) =    𝜎 0 [ 𝑎 + 𝑏 (1 − 𝑒 −(𝜆 𝑏)𝑡 ⁄ )] (11)
Pada limit 𝑡 → ∞, 𝜀(∞) = (𝑎 + 𝑏) 𝜎 0
Persamaan  (11)  dapat  ditulis  dalam  bentuk lain :
𝑙𝑜𝑔 𝜀(∞)− 𝜀(𝑡) 𝜎 0 =   𝑙𝑜𝑔 𝑏 − 0,434 (𝜆 𝑏) 𝑡 ⁄ (12)
Metode  yang  digunakan  untuk  menentukan parameter-parameter  pada  persamaan  ini digambarkan pada gambar 4.
Gambar 4.  Penentuan parameter-parameter konsolidasi  Gibson  dan  Lo  apabila  regangan akhir diketahui.
Penggambaran 𝑙𝑜𝑔 𝜀(∞)− 𝜀(𝑡) 𝜎 0 dengan waktu (t)  membentuk  garis  lurus  BD.  Garis  OB menunjukkan kemampuan pemampatan b :
𝑙𝑜𝑔 𝑏  = OB
(13)
dan  kemiringan  garis  BD  menunjukkan kekentalan 1/  :
0,434 (𝜆 𝑏) = 𝑡𝑔 𝛼 ⁄ (14)
Apabila  regangan  akhir  belum  diketahui, dapat  diaplikasikan  penggambaran 𝑡 1 dan 𝑡 2 =   𝑡 1 +   ∆𝑡 0 dengan  mengambil ∆𝑡 0 = 𝑡 2 −   𝑡 1 konstan.
𝑙𝑜𝑔 𝜀(𝑡 2 )− 𝜀(𝑡 1 ) 𝜎 0 =   𝑙𝑜𝑔 [ 𝑏 (1 − 𝑒 −(𝜆 𝑏) ∆𝑡 0
⁄ )] − 0,434 (𝜆 𝑏) 𝑡 1 ⁄ (15)
Penggambaran 𝑦 =   𝑙𝑜𝑔 10 𝜀(𝑡
2 )− 𝜀(𝑡 1 ) 𝜎 0 dengan 𝑡 1 menghasilkan  kemiringan (−0,434  𝑏) ⁄ dan  koefisien  pemampatan b dari pegas b dapat dihitung dari intercept
𝑦 0 =   𝑙𝑜𝑔 [ 𝑏 (1 − 𝑒 −(𝜆 𝑏) ∆𝑡 0 ⁄ )] (16)
Gambar  5.  Penyederhanaan  Metode  Gibson-
Lo
Parameter-parameter  reologi  dapat  juga ditentukan  dari  kurva  log  kecepatan  – regangan (Edil danDhowian).
Gambar 6. Kurva log kecepatan regangan – waktu
Kemampuan  pemampatan  primer  (a)  dapat dicari  dari  persamaan  (11)  untuk  titik  A (gambar 4).
𝑎 =   [𝜀(𝑡 𝑎 )/𝜎 0 ] −  𝑏  (1 − 𝑒 −(𝜆 𝑏) 𝑡 𝑎 ⁄ ) atau 𝑎 =   [𝜀(∞)/𝜎 0 ] −  𝑏 (17)
Regangan dan penurunan tanah yang terjadi dapat  dihitung  dengan  menggunakan  rumus berikut :
𝜀(𝑡) =    ∆𝜎 [ 𝑎 + 𝑏  (1 − 𝑒 −(𝜆 𝑏) 𝑡 ⁄ ) ]
(18)
𝑆(𝑡) =   𝜀(𝑡). ℎ (19)

## Pemampatan sekunder dengan kurva tipe IIIa dan IIIb
Gambar 6. Model reologi (Lo, 1961)
Model reologi di atas sama dengan dua buah seri  gambar  (3)  yang  disambungkan  dengan elemen  S.  Dibawah  nilai  tegangan  atau regangan  kritis,  elemen  S  kaku  sehingga menahan  tegangan  ’(t)  dari  elemen  b-  tanpa  memindahkannya  ke  elemen  b 1 -  1 . Namun ketika nilai kritis tersebut terlampaui,  elemen  S  akan  kehilangan kekakuannya  dan  ’(t)  menggerakkan elemen b 1 -  1 untuk :
0 < t < t k  1 ’(t) = 0 t  t k  1 ’(t) =  1 ’(t) (20)
Setelah  kerusakan  ( breakdown )  struktur tanah  terjadi  (t  t k ),  penurunan  regangan untuk  jangka  panjang  serupa  dengan persamaan (8). Dengan koefisien kekentalan peredam  1 maka  persamaan  tersebut menjadi :
(21) Kerusakan  struktur  tanah  pada  waktu  t k ditandai  dengan adanya perubahan  tiba-tiba pada kurva konsolidasi.
(∞) =    (𝑎 + 𝑏 + 𝑏 1 ) 𝜎 0 (22) (23)
Penggambaran sisi sebelah kiri persamaan di atas yaitu 𝑦 =  𝑙𝑜𝑔 (∗) dengan log(𝑡 − 𝑡 𝑘 ) akan menghasilkan intercept 𝑦  =   log 𝑏 1 kemiringan (− 0,434  𝜆 1 𝑏 1 ) ⁄ (24)

## METODE PENELITIAN

## BENDA UJI
Benda  uji  untuk  percobaan  konsolidasi  ini diambil  dari  Jambi.  Contoh  gambut  yang digunakan  adalah  contoh  tanah  tidak  terganggu ( undisturb  sample ).  Contoh  tanah  diambil  pada kedalaman 1 m dengan tabung berdiameter 7 cm dan  panjang  60  cm.  Tanah  gambut  yang  telah masuk  ke  dalam  tabung  dilapisi  oleh  aluminium foil dan lilin agar tidak merubah kondisi asli.
Benda  uji  yang  masih  berada  di  dalam  tabung dikeluarkan  dengan  alat  pendorong  vertikal secara  perlahan-lahan  dan  langsung  dimasukkan ke  dalam  cincin  percobaan.  Benda  uji  yang digunakan  dalam  percobaan  berdiameter  6  cm dan tinggi 2 cm.

## Prosedur penelitian di laboratorium
Kegiatan  percobaan  dilakukan  di  Balai Geoteknik,  Pusat  Penelitian  dan  Pengembangan Jalan, Ujungberung, Bandung. Jenis kegiatan yang dilaksanakan adalah :
1. Percobaan  berat  jenis  berdasarkan  ASTM  D 854
2. Percobaan  kadar  air  berdasarkan  ASTM  D 2974
3. Percobaan  konsolidasi  dengan  oedometer berdasarkan ASTM D 2435 :
a) Test 1
Memberikan  beban  secara  bertahap dengan waktu pembebanan 24 jam untuk beban : 0,05 kg/cm 2 ;
0,1 kg/cm 2 ;
0,2 kg/cm 2 ; 0,4 kg/cm 2 ;
0,8 kg/cm 2 ; 1,6 kg/cm 2 ; 3,2 kg/cm 2 ; 6,4 kg/cm 2 ;
Jumlah benda uji adalah 1 buah.
b) Test 2 Memberikan  beban  secara  bertahap
dengan :
-    waktu  pembebanan  24  jam  untuk
beban
0,05 kg/cm 2 ; 0,1 kg/cm 2 ;
0,2 kg/cm 2 ; 1,6 kg/cm 2 ; 3,2 kg/cm 2 ; 6,4 kg/cm 2 ;
-    waktu  pembebanan  24  jam  untuk beban
0,4 kg/cm 2 dan 0,8 kg/cm 2 ;
Jumlah benda uji adalah 1 buah.

## Peralatan percobaan konsolidasi
Peralatan  yang  digunakan  untuk  melakukan percobaan  konsolidasi  tanah  gambut  adalah oedometer yang disambungkan dengan amplifier dan  seperangkat  komputer.  Dengan  adanya amplifier dan komputer tersebut, maka pembacaan penurunan akan lebih baik dan dapat direkam secara otomatis oleh komputer.
Sistem ini terdiri dari :
1. Perangkat keras
a) mesin percobaan  :   alat konsolidasi yaitu oedometer pembebanan
b) alat pengukur        :  amplifier pengukur linier
c) komputer :  komputer dan layar  monitor  untuk  pengukuran  dan pemrosesan data Gambar 7. Skema perangkat keras
Gambar  8.  Skema  amplifier  pada  percobaan konsolidasi
Amplifier pada percobaan konsolidasi terdiri dari :
a) penghitung ( counter ), berfungsi untuk menghitung  jumlah  sinyal  yang  terdeteksi oleh alat sensor
b) layar  LCD  ( LCD  display ),  berfungsi  untuk menunjukkan besarnya deformasi
c) interface, berfungsi untuk mengubah jumlah sinyal  yang  terdeteksi  oleh  alat  sensor menjadi  suatu  besaran  yang  dapat  direkam oleh komputer
2. Perangkat lunak
a) pengukuran
b) pemrosesan data
c) perekaman dalam disket

## Gambar 9. Skema aliran data

## ANALISIS DATA DAN PEMBAHASAN
Sifat fisik yang dimiliki oleh tanah gambut Jambi adalah :
1) kadar air
:  271,9 %
2) berat volume : 1,08 t/m 3 3) berat jenis : 1,67 4) angka pori : 4,7571

## HASIL  PERCOBAAN  KONSOLIDASI  DENGAN METODE GIBSON-LO
Kurva  angka  pori  –  log  waktu  pada  percobaan konsolidasi  tanah  gambut  Jambi  selama  1  hari dan  1  minggu  dengan  pembebanan  bervariasi menunjukkan  kurva  tipe  I  dan  II  menurut  Lo. Kurva  tipe  I  mempunyai  bentuk  cekung  ke  atas yang  bagus,  kecepatan  pemampatan  sekunder berkurang  sejalan  waktu,  dan  kurva  menjadi horisontal  pada  saat  penurunan  maksimum terjadi.  Kurva  tipe  II  mempunyai  karakteristik yang  digambarkan  dengan  bagian  lurus  pada kurva dengan pendekatan logaritma untuk waktu yang  cukup  lama.  Kecepatan  pemampatan berkurang  cepat  mendekati  tahap  akhir  dan menjadi nol saat penurunan maksimum tercapai. Dengan  demikian,  analisis  data  konsolidasi sekunder dengan
Metode
Gibson-Lo menggunakan  rumus-rumus  untuk  pemampatan sekunder dengan kurva tipe I dan II.
Gambar 10. Kurva 𝑙𝑜𝑔[𝜀(1) − 𝜀(𝑡)]/𝑞 0 dan waktu untuk tekanan 0,8 kg/cm 2 (test 1)
Gambar  11.  Kurva  regangan  –  waktu  untuk tekanan 0,8 kg/cm 2 (test 1)
Gambar 12. Kurva 𝑙𝑜𝑔[𝜀(1) − 𝜀(𝑡)]/𝑞 0 dan waktu untuk tekanan 0,8 kg/cm 2 – 1 hari (test 2)
Gambar  13.  Kurva  regangan  –  waktu  untuk tekanan 0,4 kg/cm 2 – 1 hari (test 2)
Gambar  14.  Kurva 𝑙𝑜𝑔[𝜀(1) − 𝜀(𝑡)]/𝑞 0 dan waktu untuk tekanan 0,4 kg/cm 2 – 1 minggu (test 2)
Gambar  15.  Kurva  regangan  –  waktu  untuk tekanan 0,4 kg/cm 2 – 1 minggu (test 2)
Gambar  16.  Kurva 𝑙𝑜𝑔[𝜀(1) − 𝜀(𝑡)]/𝑞 0 dan waktu untuk tekanan 0,8 kg/cm 2 – 1 hari (test 2)
Gambar  17.  Kurva  regangan  –  waktu  untuk tekanan 0,8 kg/cm 2 – 1 hari (test 2)
Gambar 18. Kurva 𝑙𝑜𝑔[𝜀(1) − 𝜀(𝑡)]/𝑞 0 dan waktu untuk tekanan 0,8 kg/cm 2 – 1 minggu (test 2)
Gambar 19. Kurva regangan – waktu untuk tekanan 0,8 kg/cm 2 – 1 minggu (test 2)
Tabel  1.  Parameter-parameter  Gibson-Lo  untuk tanah gambut Jambi (test 1)
Tekanan
(kg/cm2)
a  (cm 2 /kg) b (cm 2 /kg) 1/  (kg min/cm 2 ) 0,05 0,3681775 0,0444631 12,195 . 10 3 0,1 0,1206053 0,0377659 10,449 . 10 3 0,2 0,0977921 0,0259119 13,966 . 10 3 0,4 0,7994722 0,0153674 28,249 . 10 3 0,8 0,0648381 0,0111764 32,362. 10 3 1,6 0,0473696 0,0085153 46,296 . 10 3
Tabel  2.  Parameter-parameter  Gibson-Lo  untuk tanah gambut Jambi (test 2)
Tekanan
(kg/cm2) a  (cm 2 /kg) b (cm 2 /kg) 1/  (kg min/cm 2 ) 0,05 0,6220426 0,1223771 2,955 . 10 3 0,1 0,1163006 0,0806306 5,382 . 10 3 0,2 0,1471326 0,0513570 16,891 . 10 3 0,4 0,0423547 0,0300123 14,451 . 10 3 0,8 0,0621536 0,0220757 19,646 . 10 3 1,6 0,0452528 0,0124337 34,965 . 10 3 3,2 0,0307686 0,0062087 69,930 . 10 3 6,4 0,0166745 0,0031067 138,889 . 10 3
Tabel  3.  Parameter-parameter  Gibson-Lo  untuk tanah  Gambut  Jambi  (test  2)  dengan  masa pembebanan bervariasi
Dari hasil analisis data dengan Metode Gibson-Lo, diperoleh nilai regangan untuk setiap waktu.
Pembahasan Metode Gibson-Lo
Perbandingan  nilai  regangan  hasil  analisis dengan Metode Gibson-Lo dengan hasil percobaan di laboratorium menunjukkan perbedaan  sedikit  lebih  besar  pada  awal pemampatan  sampai  kurang  lebih  menit  ke sembilan  puluh  dibandingkan  dengan  waktu lainnya.  Hal  ini  disebabkan  waktu  berakhirnya konsolidasi  primer  menurut  Metode  Gibson-Lo berkisar  antara  50  –  240  menit  tergantung  pada beban  yang  diberikan  dan  waktu  pembebanan. Waktu  berakhirnya  konsolidasi  primer  adalah waktu  dimana  garis  lurus  konsolidasi  sekunder berhimpit  dengan  garis  percobaan  laboratorium pada  kurva 𝑙𝑜𝑔[𝜀(1) − 𝜀(𝑡)]/𝑞 0 -  waktu (gambar 20).
Gambar 20.
Penentuan parameter
konsolidasi dengan Metode Gibson-Lo (Sumber : Jurnal B. Juszkiewicz – Bednarczyk dan Werno, 1981)
Gambar 21. Kurva parameter a
Dari  gambar  21  dapat  dilihat  bahwa  nilai parameter  a  pada  umumnya  mengecil  dengan meningkatnya  tekanan.  Hal  ini  disebabkan  oleh adanya  kandungan  serat,  dimana  pemampatan akibat  keluarnya  air  dari  makropori  sangat dipengaruhi  oleh  kandungan  serat  dalam  contoh tanah.  Dengan  adanya  pembebanan  pada  tanah maka  akan  terjadi  pemampatan  yang  dapat menyebabkan  makropori  mengecil  sehingga  air pori  semakin  sulit  untuk  mengalir  keluar (gambar 43). Dengan demikian, nilai parameter a akan mengecil  dengan  meningkatnya beban. Hal ini sesuai dengan  penelitian  Noor Endah M. dan Eding Iskak I. (1999).
Gambar  22.  Kurva  parameter  a  (penelitian  Noor Endah M. dan Eding Iskak I., 1999)
Parameter  b  merupakan  fungsi  dari  kecepatan aliran  air  dari  mikropori  ke  makropori  (Adams, 1965).  Analisis  data  menunjukkan  bahwa  nilai parameter b akan mengecil dengan meningkatnya  tekanan  (gambar  22),  berarti pemampatan  akibat  rangkak  ( creep )  makin berkurang  dengan  meningkatnya  beban.  Setelah pemampatan  yang  terjadi  cukup  besar,  ruang makropori dan mikropori semakin kecil sehingga aliran  air  dari  mikropori  ke  makropori  semakin sulit (gambar 23).
Gambar 23. Kurva parameter b
Gambar  24.  Kurva  parameter  b  (penelitian Noor Endah M. dan Eding Iskak I., 1999)
Gambar 25. Pemampatan pada tanah gambut
Gambar 26. Kurva parameter 1/ 
Dari  gambar  26  terlihat  bahwa  nilai  parameter 1/  cenderung  untuk  membesar  sejalan  dengan meningkatnya  beban.  Hal  ini  sesuai  dengan penelitian K.Y. Lo.
Gambar 27. Kurva parameter 1/  (penelitian K.Y. Lo)
Gambar  28.  Kurva  parameter  a  dengan waktu pembebanan
Gambar  29.  Kurva  parameter  b  dengan waktu pembebanan
Dari  gambar  28  dan  29  terlihat  bahwa  nilai parameter  a  dan  b  semakin  membesar dengan  meningkatnya  waktu  pembebanan. Hal  ini  disebabkan  karena  proses  keluarnya air    dari  makropori  dan  mikropori  semakin besar  dengan  semakin  lamanya  waktu pemampatan.
Gambar  30.  Kurva  parameter  1/  dengan waktu pembebanan
Dari  gambar  30  terlihat  bahwa  parameter 1/  semakin  membesar  karena  tanah semakin  termampatkan  dengan  semakin lamanya  waktu  pemampatan  sehingga kekentalan (viskositas) tanah semakin besar.

## KESIMPULAN
1. Bentuk  kurva  regangan  –  waktu  (skala  log) yang diperoleh menyerupai kurva
pemampatan  tipe  I  dan  II  pada      hasil  studi yang telah dilakukan Lo (1961).
2. Nilai  parameter  a  pada  Metode  Gibson-Lo akan  mengecil  dengan  meningkatnya  beban. Hal  ini  disebabkan  oleh  mengecilnya  ruang makropori  sehingga  aliran  air  pori  dari makropori  menjadi  semakin  sulit  untuk keluar.
3. Nilai  parameter  b  pada  Metode  Gibson-Lo semakin  mengecil  dengan  meningkatnya beban.  Hal  ini  disebabkan  oleh  mengecilnya ruang  makropori  dan  mikropori  sehingga aliran  air  pori  dari  mikropori  ke  makropori semakin sulit.
4. Nilai parameter 1/  pada Metode Gibson-Lo semakin besar dengan meningkatnya beban.
5. Periode  pembebanan  mempengaruhi  nilai parameter  a,  b,  1/  .  Dengan  makin  lamanya periode  pembebanan  maka  nilai  a,  b,  1/  semakin besar.

## DAFTAR PUSTAKA
1. Andersland,  O.B.  dan  Al-Khafaji,  A.W.N. (1980), Organic Material and Soil Compressibility,  Journal  of  the  Geotechnical Engineering  Division,  vol  106,  no.  GT7,  pp. 749-758.
2. ASTM,  American  Society  for  Testing  & Material, Philadelpia, USA.
3. Barden,  L.  (1968),  Primary  and  Secondary Consolidation of Clay and Peat,
Geotechnique, 18.
4. Bednarczyk,  J.B.  dan  Werno,  M.  (1981), Determination of Consolidation Parameters.
5. Berre,  T.  &  Iversen,  K.  (1972),  Oedometer Tests  with  Different  Speciment  Heights  on a Clay Exhibiting Large Secondary Compression, Geotechnique, vol. 22, no. 1. 6. Berry, P.L. dan Vickers, B. (1975), Consolidation of Fibrous Peat, Journal of the Geotechnical  Engineering  Division,  vol.  101, no. GT8, pp.741-753.
7. Das, B.M, Advanced Soil Mechanics, International Student Edition, Singapore.
8. Edil, T.B., Termaat, Ruud, dan Han, Evert den, Advances  in  Understanding  and  Modelling the  Mechanical  Behavior  of  Peat,  A.A. Balkema, Rotterdam, Brookfield.
9. Edil,  T.B.,  Soft  Soil  Engineering,  Kursus Singkat  Geoteknik  di  Indonesia  Menjelang Milenium ke-3.
10. Holtz, R.D., dan Kovacs, W.D., An Introduction to  Geotechnical  Engineering,  Prentice  Hall Inc.
11. Irsyam,  M.,  Mekanisme  dan  Penanggulangan Tanah  Mengembang,  diktat  kuliah  Perilaku Tanah.
12. Irsyam  M.,  Studi  Kasus  Perbaikan  Tanah pada  Tanah  Lunak  dan  Gambut,  Kursus Singkat  Geoteknik  di  Indonesia  Menjelang Milenium ke-3.
13. Lambe,  T.W.,  dan  Whitman,  R.V.,  Soil Mechanics,  SI  Version,  John  Wiley  &  Sons, Inc.
14. Lo,  K.Y.  (1961),  Secondary  Compression  of Clays,  Journal  of  the  Soil  Mechanics  and
Foundation Division, vol. 87, No. SM 4, pp 61-
87.
15. Mac  Farlane,  I.C.,  Muskeg  Engineering Handbook,  National  Research  Council  of Canada, University of Toronto, Canada.
16. Pradoto,  Suhardjito  dan  As’ad  Munawir, Analisis  dan  Perilaku  Pemampatan  Gambut Palembang.
17. Suklje,  Lujo,  Rheological  Aspect  of  Soil Mechanics,  Wiley-Interscience,  John Wiley  & Sons Ltd.
18. Wahls,  H.E.  (1962),  Analysis  of  Primary  and Secondary  Consolidation,  Journal  of  the  Soil Mechanics and Foundations Division, vol. 88, no. SM6, pp. 207-231.
19. Yamanouchi, Toyotoshi dan Yasuhara, Kazuya, (March, 1975), Secondary
Compression  of  Organic  Soil,  Soils  and Foundations, vol. 15, no. 1, pp. 69-79.