121-242-1-PB

MODEL ALAT UJI PERMEABILITAS LAPANGAN UNTUK JENIS

TANAH LEMPUNG

Andius Dasa Putra

1 dan Setyanto

2

Abstract

The amount of water flowing through a certain area can be represented by the coefficient of

permeability. Coefficient of permeability value is obtained by conducting laboratory test such as

falling head permeameter (FHP) or constant head permeameter (CHP). The equipment developed

in this research can be used for field permeability test directly on the soil. The result of the test

shows that the equipment can be used to determine coefficient of field permeability for clay type of

soil. Results of permeability test based on FHP shows a little difference from the data based on the

equipment model. Test on the field from 8 point location around Faculty of Engineering, Lampung

University show that coefficient of permeability for clay about 10-6

until 10-7

cm/sec. This shows

that the equipment performs well for determining coefficient of permeability for clay soil.

Key words : equipment model for field permeability, clay soil, falling head permeameter.

Abstrak

Permeabilitas dapat digambarkan sebagai kemampuan tanah dalam meloloskan air. Nilai koefisien

permeabilitas ditentukan berdasar hasil uji laboratorium dengan menggunakan alat uji falling head

permeameter atau constant head permeameter. Alat uji model yang dibuat dalam penelitian ini

dimaksudkan untuk dapat melakukan uji permeabilitas lapangan pada suatu tanah permukaan.

Hasil uji menunjukkan bahwa alat dapat bekerja dengan baik dalam menentukan nilai koefisien

permeabilitas lapangan untuk jenis tanah lempung. Alat mampu memberikan tingkat pembacaan

yang cukup baik jika merujuk pada hasil uji permeabilitas laboratorium untuk tanah lempung.

Koefisien permeabilitas lapangan yang didapat dari alat uji model tersebut berkisar antara 10-6

sampai dengan 10-7

cm/detik. Jika dibandingkan dengan hasil penelitian sebelumnya maka dapat

dikatakan fungsi alat tersebut dapat bekerja dengan cukup baik untuk menghasilkan nilai koefisien

permeabilitas untuk jenis tanah lempung.

Kata kunci : model alat uji permeabilitas lapangan, tanah lempung, falling head permemeter.

1. PENDAHULUAN

Permeabilitas dapat digambarkan sebagai kemampuan tanah dalam meloloskan air. Tanah

dengan permeabilitas tinggi dapat menaikkan laju infiltrasi sehingga menurunkan laju air

larian (surface run off). Selain itu permeabilitas juga merupakan pengukuran hantaran

hidraulik tanah. Hantaran hidraulik tanah timbul sebagai akibat adanya pori kapiler yang

saling bersambungan antara satu dengan yang lain. Secara kuantitatif hantaran hidraulik

jenuh dapat diartikan sebagai kecepatan bergerak suatu cairan pada media berpori dalam

keadaan jenuh. Dalam hal ini sebagai cairan adalah air dan sebagai media pori adalah

tanah. Penetapan hantaran hidraulik didasarkan pada hukum Darcy. Dalam hukum ini

tanah dianggap sebagai kelompok tabung kapiler halus dan lurus dengan jari-jari yang

seragam, sehingga gerakan air dalam tabung tersebut di anggap mempunyai kecepatan

yang sama.

1 Staf Pengajar Jurusan Teknik Sipil Fakultas Teknik Universitas Lampung

2 Staf Pengajar Jurusan Teknik Sipil Fakultas Teknik Universitas Lampung

Jurnal Rekayasa, Vol. 16 No. 1, April 2012

Andius Dasa Putra, Model Alat Uji Permeabilitas Lapangan...

2

Selama ini dalam penentuan besar atau nilai koefisien permeabilitas tanah dilakukan di

laboratorium dengan menggunakan dua jenis alat uji berupa falling head permeameter

dan constant head permeameter. Untuk keperluan penyelidikan langsung di lapangan

diperlukan suatu alat uji yang efektif dan efisien serta dapat memberikan informasi nilai

koefisien permeabilitas tanah dalam waktu yang cepat. Penelitian ini selanjutnya

mencoba membuat suatu model alat uji untuk menentukan besar nilai koefisien

permeabilitas untuk jenis tanah lempung di lapangan yang kemudian akan

diperbandingkan dengan hasil uji laboratorium dengan menggunakan alat uji falling head

permeameter. Perbandingan terhadap alat uji falling head ini didasarkan pada

pertimabangan jenis tanah berupa tanah lempung dan dasar pembentukan model alat uji.

Analisis perbandingan hasil uji dimaksudkan untuk melihat sejauh mana tingkat akurasi

atau pun penyimpangan data yang dihasilkan oleh model alat uji permeabilitas lapangan.

Selain itu akan diberikan suatu justifikasi beberapa faktor yang dianggap mampu

mengurangi kualitas data yang dihasilkan.

Head (1981), Bowles (1991) dan Das (1995), menyatakan bahwa aliran air dalam tanah

sangat dipengaruhi oleh karakteristik tanah antara lain: jenis tanah, ukuran dan bentuk

butiran, komposisi mineral, rongga pori (void ratio), derajat kejenuhan dan tipe aliran.

Darcy (1956) memberikan persamaan pengaliran air pada lapisan tanah jenuh sempurna

sebagaimana ditunjukkan pada persamaan berikut :

q = A.ki ... (1)

V = q/A = k.i ... (2)

dengan :

q = volume aliran air per satuan waktu (cm3)

A = luas penampang tanah yang dilewati air (cm2)

k = koefisien permeabilitas (cm/dt)

i = gradien hidraulik

v = kecepatan aliran (cm/dt)

Metode sumur uji paling sering digunakan dalam pelaksanaan uji permeabilitas di

lapangan, karena metode ini dapat digunakan pada lapisan yang terletak di atas

permukaan air tanah atau pada lapisan dangkal (dekat permukaan tanah). Nilai koefisien

permeabilitas (k) lapangan dari sumur uji dapat diperoleh dari persamaan :

[ (

) √ (

) ] ... (3)

dengan :

k = koefisien permeabilitas (cm/dtk)

Q = debit konstan, air (cm3/dt)

r = jari-jari sumur uji (cm) = ½ D

H = tinggi air dalam sumur uji (cm)

Sampel tanah yang digunakan adalah tanah lempung, jadi dipakai metode falling head

karena sesuai digunakan untuk mengukur permeabilitas tanah berbutir halus. Nilai koefisien permeabilitas (k) laboratorium dapat diperoleh dari persamaan, (Sosrodarsono,

1977) :

(

) (

) ... (4)



3

dengan : k = permeabilitas laboratorium

a = luas buret (cm²)

A = luas sampel tanah (cm²)

L = panjang sampel (cm)

t = waktu (detik)

h1 = ketinggian awal (cm)

h2 = ketinggian akhir (cm)

2. METODOLOGI PENELITIAN

Pengambilan sampel tanah untuk keperluan uji permeabilitas laboratorium dilakukan

dengan menggunakan tabung pipa diameter 4 inchi pada kedalaman pengambilan sampel

adalah 40 cm sebanyak delapan buah sampel dari delapan titik yang berbeda di sekitar

kawasan Universitas Lampung. Lokasi titik pengujian dapat dilihat pada Gambar 1.

Model alat uji yang akan digunakan terdiri dari tabung dengan diameter 11 cm dan tinggi

50 cm. Alat ini juga dilengkapi dengan alat pengukur berupa dua buah penggaris yang

akan berfungsi sebagai alat referensi perubahan tinggi muka air tanah. Pada bagian dalam

tabung dilengkapi pula dengan pelampung yang dapat bergerak naik turun sehingga jarum

indikator akan menunjuk kepada penggaris ukur yang ada pada sisi luar tabung dan tanpa

mengalami hambatan samping. Model alat uji permeabilitas lapangan yang digunakan

dapat dilihat pada Gambar 2. Alat ukur yang terhubung dengan pelampung yang dapat

bergerak naik turun sesuai dengan ketinggian permukaan air dalam sumur uji, sehingga

mempermudah pembacaan laju penurunan air dalam waktu tertentu.

Gambar 1. Lokasi Titik-titik Pengambilan Sampel Tanah Asli

Dalam pelaksanaan, tabung akan diletakkan ke dalam tanah setelah dilakukan penggalian

sedalam 40 cm untuk menghilangkan lapisan humus pada tanah. Batas muka tanah yang

dijadikan sebagai acuan referensi muka air adalah pada kedalaman 40 cm. Pengukuran



4

dilakukan setelah air dalam tabung telah dianggap jenuh. Tabung dimasukkan kedalam

tanah dengan cara ditekan kedalam tanah sampai tabung berada pada kedalaman yang

diinginkan. Kemudian air dituangkan kedalam tabung sampai tanah dianggap benar-benar

jenuh. Penurunan pembacaan dilakukan dan dikontrol dengan selang waktu tiap 5 menit.

3. HASIL ANALISIS DAN PEMBAHASAN

Pengujian sampel tanah asli dilakukan untuk mengetahui beberapa nilai indeks properties

tanah yang akan dipergunakan dalam menentukan jenis tanah yang digunakan apakah

sesuai dengan rencana awal penelitian yaitu untuk tanah lempung. Sifat fisik yang diuji

berupa uji kadar air (ω), uji berat jenis (Gs), berat volume (), uji analisis saringan, dan

uji batas-batas konsistensi.

Gambar 2. Model Alat Uji Permeabilitas Lapangan

jangka ukur

tiang bandul vertikal

jarum penunjuk

bandul pelampung

tabung diameter 11 cm



5

Tabel 1. Hasil Uji Indeks Properties Tanah Asli

No. Pengujian Lokasi

1 2 3 4 5 6 7 8

1. Kadar air (w,%) 32,85 28,12 28,92 32,33 28,91 27,95 28,99 30,15

2. Berat Jenis (Gs) 2,562 2,561 2,448 2,571 2,606 2,581 2,572 2,542

3. Berat volume (gr/cm3) 1,54 1,32 1,48 1,65 1,56 1,61 1,55 1,62

4. Batas-batas Konsistensi

a. Batas Cair (LL,%)

b. Batas Plastis (PL,%)

c. Indesk Plastisitas (IP,%)

48,57

33,67

14,9

45,68

33,27

12,41

50,87

36,88

13,99

49,87

34,67

15,2

51,22

35,78

15,44

48,99

36,58

12,41

47,56

32,88

14,68

50,82

35,28

15,54

5. Lolos Saringan No. 200 93,24 91,04 95,25 96,72 94,56 91,27 93,78 90,72

6. Klasifikasi Tanah (USCS) CH CH CH CH CH CH CH CH

Dari data pada Tabel 1 terlihat bahwa nilai persentase tanah berbutir halus yang lolos

saringan No. 200 lebih besar dari 36% dengan nilai Indeks Plastisitas (PI) lebih dari 11%

dan nilai Batas Cair (LL) lebih dari 40% berdasar klasifikasi AASHTO dapat

dikelompokkan kedalam jenis tanah lempung kelompok A-7 (Bowles, 1991). Sedangkan

menurut klasifikasi Unified Soil Classification System (USCS), dengan nilai persentase

butiran lolos saringan No. 200 lebih besar dari 50%, dengan nilai Batas Cair (LL) lebih

dari 40% dan nilai batas plastis (PL) lebih dari 30% maka berdasar grafik titik tersebut

berada diatas garis A sehingga dapat dikelompokkan dalam klasifikasi tanah dengan

notasi CH (clay with high plasticity) yang artinya tanah lempung anorganik dengan

plastisitas tinggi. Dapat disimpulkan bahwa sampel tanah yang diambil sesuai dengan

tujuan awal penelitian ini yaitu memperuntukkan pengujian permeabilitas lapangan pada

tanah lempung.

Dalam penelitian ini pengujian lapangan dilakukan bersamaan dengan pengujian di

laboratorium. Hal ini dimaksudkan agar sampel tanah yang diambil masih memiliki

kualitas sampel tanah yang sangat baik. Pengujian di lapangan yang dilakukan

menghasilkan data uji lapangan yang kemudian akan diperbandingkan dengan hasil uji

laboratorium. Nilai koefisien permeabilitas lapangan berdasar model alat uji dan

laboratorium dengan menggunakan alat uji falling head permeameter dapat dilihat pada

tabel 2.

Tabel 2. Nilai Koefisien Permeabilitas Lapangan dan Laboratorium

Lokasi Berat

Volume

(gr/cm3)

Klasifikasi

Tanah

k-lapangan

(cm/det)

k-laboratorium

(cm/det)

k-koreksi lapangan

(cm/det)

Titik 1 1,54 CH 7,43 x 10-8 5,72 x 10-7 6,89 x 10-7

Titik 2 1,32 CH 5,46 x 10-8 6,78 x 10-7 5,21 x 10-7

Titik 3 1,48 CH 8,75 x 10-7 4,32 x 10-7 7,77 x 10-7

Titik 4 1,65 CH 5,62 x 10-7 7,14 x 10-6 6,19 x 10-7

Titik 5 1,56 CH 6,89 x 10-7 5,89 x 10-7 7,23 x 10-7

Titik 6 1,61 CH 7,23 x 10-8 5,45 x 10-7 3,42 x 10-7

Titik 7 1,55 CH 8,45 x 10-7 6,45 x 10-7 7,65 x 10-7

Titik 8 1,62 CH 6,53 x 10-6 7,62 x 10-6 4,39 x 10-6



6

Pada Tabel 2, terlihat bahwa pada saat pengujian nilai permebilitas di lapangan dijumpai

beberapa data yang agak berbeda jauh dengan hasil yang diaplikasikan pada alat falling

head permeameter. Dalam penelitian ini diharapkan nilai koefisien permeabilitas

lapangan dan laboratorium tidak mengalami perbedaan yang cukup signifikan.

Identifikasi awal perbedaan tersebut lebih dikarenakan sifat tanah lempung dengan

lekatan yang cukup tinggi akan mengakibatkan terjadinya pemampatan awal di dalam

tabung. Berdasar kondisi tersebut dilakukan pengujian ulang di lapangan dengan alat uji

model yang dibuat. Pengulangan dilakukan dengan lebih memperhatikan proses

pemasangan tabung kedalam tanah. Pada awal pengujian tabung dimasukkan kedalam

tanah tanpa memperhatikan akan terjadinya pemadatan awal yang diakibatkan oleh sifat

tanah lempung. Pada pengujian kedua kali tabung yang dimasukkan sebelumnya diberi

pelumas dalam jumlah yang sangat sedikit dengan maksud agar tidak terjadi pemampatan

awal. Metode ini ternyata memberikan hasil yang cukup baik dimana pembacaan jarum

bandul dan analisis koefisien permeabilitas lapangan mendekati dengan hasil pengujian

laboratorium.

Gambar 3. Grafik Perbandingan Nilai Koefisien Permeabilitas Lapangan dan

Laboratorium

Pada Gambar 3, terlihat bahwa pada titik 1, 2 dan 6 pengujian lapangan sebelum

terkoreksi menunjukkan hasil permeabilitas yang cukup berbeda dengan permeabilitas

hasil uji laboratorium dalam nilai koefisien permeabilitas 10-7

cm/detik. Hal ini telah

dijelaskan bahwa pada saat pelaksanaan di lapangan tidak memperhatikan proses

pemasangan tabung pada tanah yang telah disiapkan. Kurang keakuratan hasil yang

diberikan pada titik 1, 2 dan 6 bukan terletak pada kesalahan alat dalam melakukan

pembacaan, tetapi setelah dilakukan pengamatan dan evaluasi maka ditemukan bahwa

penyebab utama lebih dikarenakan proses penempatan alat di lokasi sampel titik uji.

Penempatan tabung kedalam tanah harus dilakukan dengan sangat hati-hati agar tidak

tejadi pemampatan awal, khususnya jika alat ini diterapkan pada jenis tanah lempung.

Bowles (1991) dan Das (1995) memberikan suatu nilai koefisien permeabilitas untuk

tanah lempung berkisar antara 10-6

cm/detik sampai dengan 10-9

cm/detik. Bahkan

0

5

10

15

20

25

30

35

40

titik 1 titik 2 titik 3 titik 4 titik 5 titik 6 titik 7 titik 8

k-lap

k-lab

k-lapc



7

Bowles (1991) menemukan ada beberapa jenis tanah lempung yang memiliki nilai

koefisien permeabilitas sebesar 10-4

cm/detik. Jika dibandingkan dengan hasil pengujian

yang dilakukan dengan alat uji model penentuan permeabilitas lapangan, maka dapat

disimpulkan bahwa alat mampu bekerja dengan cukup baik di lapangan terutama untuk

jenis tanah lempung dan dilakukan dengan sangat hati-hati.

Tabel 3. Koefisien Permeabilitas dengan Parameter Jenis Tanah

Koef. Permeabilitas 10-4

10-5

10-6

10-7

10-8

10-9

Bowles (1991)

Das (1995)

Alat Uji Model

Lab.FHP

Hal yang harus dicatat bahwa alat uji ini merupakan suatu model alat uji yang akan

dikembangkan lebih lanjut agar hasil uji menjadi lebih baik. Dalam penelitian ini alat

model uji permeabilitas lapangan hanya digunakan untuk jenis tanah lempung saja,

sedangkan untuk tanah lainnya perlu dilakuka uji lebih lanjut.

4. SIMPULAN

Hasil pengujian yang telah dilakukan dalam peneltian ini memberikan beberapa

kesimpulan sebagai berikut :

1) Alat uji menunjukkan hasil yang cukup baik jika digunakan untuk melakukan

pengujian permeabilitas lapangan untuk jenis tanah lempung.

2) Pemasangan alat uji harus dilakukan dengan benar mengingat jenis tanah lempung

memiliki lekatan yang cukup tinggi dan mampu mempengaruhi kondisi tanah pada

saat dilakukan pemasangan alat yang disebabkan tanah mengalami pemampatan

awal sehingga akan merubah struktur tanah.

3) Hasil uji model alat permeabilitas lapangan dan uji laboratorium dengan alat uji

falling head menunjukkan hasil yang cukup baik dimana nilai kedua hasil uji

memberikan perbedaan yang sangat kecil sehingga akan mampu memberikan hasil

yang memuaskan.

4) Untuk lebih memperbaiki hasil uji lapangan perlu dilakukan penyempurnaan alat uji

agar tingkat akurasi yang dihasilkan dapat lebih mewakili kondisi permeabilitas di

lapangan.

5) Pengujian dengan model alat uji tersebut hanya dapat dilakukan untuk tanah

permukaan sedang tanah yang lebih dalam harus dipikirkan kembali tentang

prosedur dan model alat modifikasi yang dapat sesuai dengan tanah yang cukup

dalam.



8

DAFTAR PUSTAKA

Anonim, 1997, Annual Book of ASTM Standart, Section 4 Volume 04.08.

Bowles, Joseph E, 1991, Sifat-sifat Fisis dan Geoteknis Tanah (Mekanika Tanah), PT.

Erlangga. Jakarta.

Das, B.M, 1995, Mekanika Tanah (Prinsip-Prinsip Rekayasa Geoteknik), Jilid 2. Jakarta :

Erlangga.

Hardiyatmo, H.C., 2002, Mekanika Tanah I, Yogyakarta, Gadjah Mada University Press.

Head, K.H., 1981, Manual of Soil Laboratory Testing Volume 2, Pentech Press.

Kasiro, I. dkk., 1994, Pedoman Desain Embung Kecil untuk Daerah Semi Kering di

Indonesia, Yayasan Badan Penerbit Pekerjaan Umum, Jakarta.

Sosrodarsono, S. Takeda, Kensaku, 1977, Bendungan Type Urugan, Pradnya Paramitha,

Jakarta.

121-242-1-PB

Documents

Transcript of 121-242-1-PB