Dilatansi Reynolds

Dilatasi atau dilatasi geser dalam mekanika tanah merupakan perubahan volume yang terjadi pada material butiran ketika mengalami deformasi geser. Fenomena ini pertama kali dijelaskan secara ilmiah oleh Osborne Reynolds pada tahun 1885–1886, yang kemudian dikenal sebagai Reynolds dilatancy. Konsep tersebut selanjutnya dikembangkan dan diterapkan dalam bidang rekayasa geoteknik oleh Peter Walter Rowe pada awal tahun 1960-an.

 Prinsip 
Berbeda dengan sebagian besar material padat lainnya, material butiran padat yang terkompaksi dengan rapat cenderung mengalami ekspansi volume (dilatasi) ketika diberi tegangan geser. Hal ini disebabkan oleh penguncian antarbutiran yang membatasi pergerakan bebas butiran satu terhadap yang lain. Saat gaya geser bekerja, terjadi gerakan tuas antarbutiran, yang mengakibatkan peningkatan jarak antarpartikel dan menyebabkan ekspansi massa secara keseluruhan. Material butiran  yang berstruktur longgar akan mengalami pemadatan saat dikenai tegangan geser, karena butiran masih memiliki ruang untuk mengisi rongga di antara partikel lain. Dengan demikian, perilaku dilatif atau kontraktif suatu tanah tergantung pada kepadatan awal, sudut geser dalam, dan kondisi tegangan efektifnya. Suatu material disebut dilatif apabila volumenya meningkat seiring bertambahnya deformasi geser, sedangkan disebut kontraktif apabila volumenya menurun saat mengalami deformasi yang sama.

 Fungsi 
Fenomena dilatasi memiliki peran dalam menilai perilaku mekanik tanah, terutama pada tanah pasir padat. Dalam kondisi pembebanan tertentu, seperti uji geser langsung (direct shear test) atau uji triaksial, dilatasi menyebabkan peningkatan tekanan geser hingga mencapai puncak kekuatan tanah. Setelah itu, tanah dapat mengalami penurunan kekuatan menuju kondisi kritis di mana volume tidak lagi berubah meskipun deformasi berlanjut. Dalam konteks rekayasa fondasi dan stabilitas lereng, pemahaman tentang dilatasi membantu insinyur dalam memprediksi perubahan volume pori, tekanan air pori negatif, serta respon tanah terhadap siklus pembebanan. Hal ini krusial dalam menganalisis likuefaksi tanah, kestabilan lereng pasir, dan perilaku tanah di bawah fondasi.

 Batas dilatasi 
Batas dilatasi atau dilatancy cut-off adalah kondisi di mana material tanah yang mengalami geseran ekstensif mencapai kepadatan kritis yang merupakan titik saat dilatasi berhenti sepenuhnya. Dalam model Hardening Soil, fenomena ini dimasukkan melalui parameter rasio pori awal (einit) dan rasio pori maksimum (emax), yang menggambarkan batas perubahan volume tanah selama deformasi geser. Ketika perubahan volume mencapai kondisi dengan rasio pori maksimum, sudut dilatasi termobilisasi (ψm) secara otomatis diset kembali ke nol, menandakan bahwa ekspansi volume telah berakhir meskipun geseran masih berlangsung. Penerapan konsep ini penting dalam pemodelan numerik tanah karena mencegah prediksi yang tidak realistis terhadap ekspansi volume pada deformasi besar dan meningkatkan akurasi simulasi untuk analisis kestabilan lereng, fondasi, serta struktur tanah lain.Schanz, T., Vermeer, P. A. & Bonnier, P. G. (1999). The hardening soil model: Formulation and verification. Beyond 2000 in Computational Geotechnics – 10 Years of PLAXIS, Balkema, Rotterdam. Diakses secara daring dari http://oss.jishulink.com/caenet/forums/upload/2012/10/19/72/20671147704801.pdf

 Referensi