RESUME

APLIKASI MEKANIKA TANAH DALAM PERTAMBANGAN

A. Pengertian Tanah

Sejarah terjadinya tanah, pada mulanya bumi ini berupa bola magma cair

yang sangat panas. Karena adanya proses pendinginan permukannya juga

membeku dan terbentuk pula batuan beku. Karena proses fisika yang terjadi

batuan tersebut hancur menjadi butiran-butiran tanah. Dan karena proses kimia

yang terjadi batuan tersebut menjadi lapuk sehingga menjadi tanah yang

berubah dari sifat asli batuannya.

Tanah adalah material yang terdiri dari butiran mineral-mineral padat yang

tidak terikat secara kimia satu sama yang lain dari bahan-bahan organik yang

telah lapuk yang berpartikel padat disertai dengan fluida dan gas yang mengisi

ruang-ruang kosong diantara partikel-partikel padat tersebut.

Sedangkan ilmu yang mempelajari tentang mekanika tanah adalah Soil

Mechanics yang lebih mendalami tentang massa tanah tersebut apabila dikenai

dengan bermacam-macam gaya.

Dan ilmu yang mempelajari tentang sifat fisik dari tanah dan kelakuan

massa tanah tersebut apabila dikenai gaya adalah Soil Engineering.

B. Jenis dan Ukuran Partikel Tanah

Tanah merupakan material yang berasal dari pelapukan batuan dimana itu

sangat mempengaruhi perilaku massa tanahnya.

Tanah adalah campuran dari salah satu jenis berikut :

Tabel 1Distribusi Butiran

Partikel Ukuran

Kerikil

Pasir

Lanau

Lempung

(5mm – 150mm)

(0,0074mm – 5mm)

(0,002mm – 0,0074mm)

(<0,002mm)

Pengelompokkan jenis tanah berdasarkan campuran butir :

Tanah berbutir kasar adalah tanah yang sebagian besar butirnya berupa

kerikil dan pasir.

Tanah berbutir halus adalah tanah yang sebagian besar butirnya berupa

lempung dan lanau.

Tanah organik adalah tanah yang kandungannya sebgian besar adalah

bahan organik.

Pengelompokkan tanah berdasarkan sifat lekatnya :

Tanah kohesif adalah tanah yang mempunyai sifat lekatan antar butirnya.

(contoh : tanah lempungan, mengandung lempung yang cukup banyak)

Tanah non-kohesif adalah tanah yang mempunyai sedikit sekali lekatan

antar butirnya bahkan tidak memiliki lekatan sama sekali. (contoh : tanah

yang mengandung pasir)

C. Sifat-sifat Khusus pada Tanah

Tanah merupakan hasil pelapukan dari batuan. Jika suatu batuan berasal

dari material yang tak terkonsolidasi, seharusnya mengikuti aturan mekanika

tanah.

Pola perilaku tanah dan batuan dipengaruhi oleh kehadiran air dan udara,

terutama air. Klasifikasi teknis yang umum untuk tanah berbutir halus melibatkan

grafik plastisitas dimana batas likuid diplot berlawanan terhadap indeks

plastisitas

Tingkat empiris suatu tanah pada suatu bidang dan pada jarak yang

berbeda, sifatnya bisa saja sangat berbeda satu dengan yang lain.

Sifat-sifat tanah dibagi menjadi :

Tanah adalah material yang heterogen.

Tanah adalah material yang non-linear.

Tanah adalah material yang tidak konservatif, yaitu mempunyai memori

apabila telah dibebani sebelumnya.

Hal-hal diatas sangat mempengaruhi engineering properties tanah. Dan

dengan mengenal dan mempelajari sifat-sifat tersebut keputusan yang nantinya

diambil dalam perancangan akan menjadi lebih ekonomis. Karena sifat-sifatnya

tersebut sangat penting dilakukannya penyelidikan tanah atau soil investigation

yang terdiri dari uji laboratorium atau uji lapangan.

Tanah berdasar pada sifat-sifat fisik tanah yang membahas prinsip-prinsip

dasar dari ilmu mekanika tanah modern, berikut merupakan penampang tanah :

Horison O: humus, campuran tanah dengan sisa tumbuh-tumbuhan.

Horison A: lapisan eluvial (top soil) zona pelindian (zone of leaching).

Pada zona ini unsur-unsur tertentu melarut dan merembes ke zona di

bawahnya.

Horison B: lapisan illuvial (sub soil) zona pelonggokan (zone of

accumulation). Di zona ini biasanya terkumpul unsur-unsur yang terlarutkan

dari zona di atasnya.

Horison C: batuan lapuk saprolite – batuan yang melapuk, masih

memiliki struktur batuan asalnya.

Horison D (R): batuan segar.

Berdasarkan tempat atau letaknya :

Tanah sisa / residual soil : lapisan tanah hasil pelapukan yang masih

berada di tempat asalnya (di atas / menutupi batuan asalnya).

Tanah terpindahkan / transported soil : lapisan tanah hasil pelapukan yang

telah pindah dari asal pelapukan.

Faktor pembentukan tanah :

Ikim atau cuaca: menentukan jenis pelapukan, mekanis atau kimia

Topografi: menentukan ketebalan dan jenis tanah

Tumbuh-tumbuhan atau organisma: pembentukan humus

Jenis batuan: menentukan susunan tanah

Tekstur/struktur batuan: menentukan kecepatan dan proses pelapukan

Waktu: menentukan ketebalan lapisan

Masalah gerakan tanah dan usaha pertambangan

tambang bawah tanah (underground mining)

pembentukan lubang/rongga besar,

mengakibatkan terjadinya runtuhan/ambrukan,

cara penambangan gali-tutup (cut and fill).

tambang permukaan (surface mining)

penggalian tanah/batuan,

mengakibatkan terjadinya longsoran atau jatuhan (batuan atau tanah),

penggalian dengan memperhitungkan kestabilan lereng.

Masalah gerakan tanah, pemanfaatan air, dan pembangunan

Pengambilan/pemanfaatan air tanah

penyedotan air tanah (sumur bor) akan mengakibatkan pemadatan lapisan

pembawa air,

terjadi penurunan muka tanah,

pengasukan (penetration) air laut (di kota pantai).

Perekayasaan atau pembangunan gedung

beban bangunan akan mengakibatkan aliran liat (plastic outflow) atau

pemadatan tanah yang berongga,

terjadi penurunan bangunan.

D. Tekstur Tanah dan Karakteristik lain pada Tanah

Tekstur adalah bagian padat (solid) pada massa tanah terdiri secara primer

dari partikel dan mineral bahan organik dalam ukuran yang beragam dan

jumlahnya yang beragam.

Tekstur pada tanah sangat bergantung pada ukuran relatif dan bentuk

partikel, misalnya gravel dan sand lebih kasar daripada silt dan clay. Dan pada

tanah yang berbutir kasar, tekstur dari tanah tersebut mempunyai hubungan

dengan kelakuan massa tanah dari tanah tersebut.

Tabel 2Tekstur dan karakteristik lain pada tanah

Nama Tanah Gravel, Sand Silt Clay

 Grain size  Berbutir kasar

Butiran tampak

mata

Berbutir halus

Butiran tunggal

tidak tampak

mata

Berbutir halus

Butiran tunggal

tidak tampak

mata

Karakteristik Non kohesif

Non plastis

Berbutir

Non kohesif

Non plastis

Berbutir

Kohesif

Plastis

Pengaruh air

pada perilaku

engineering

Relatif tidak

penting (kecuali :

material berbutir,

lepas dengan

Penting Sangat Penting

pembebanan

dinamis)

Pengaruh

distribusi ukuran

butir pada

perilaku

engineering 

Penting Relatif tidak

penting

Relatif tidak

penting

E. Komposisi Tanah dan Hubungan antar Fase

Tiap massa tanah terdiri dari kumpulan partikel padat dengan rongga di

antara partikel-partikelnya. Rongga dapat diisi air, udara, sebagian air dan udara.

Partikel tanah padat adalah butiran tanah padat dengan mineral yang berbeda-

beda.

Gambar 1Kerangka tanah berisi butiran dan pori beserta udara dan air

Kerangka tanah terdiri dari :

Volume solid/butiran (Vs)

Total volume tanah (Vt)

Volume water/air (Vw)

Volume void/pori (Vv)

Volume air/udara (Va)

Penyajian komponen-komponen tanah tersebut dapat digambarkan pada

diagram fase, sebagai berikut :

Gambar 2Diagram fase yang menunjukkan hubungan antara volumetrik dengan massa tanah

Perbandingan ratio volumetrik :

Void ratio e,

e = VvVs

dimana 0 < e < ~

sands : 0,4 s/d 1

clays : 0,3 s/d 1,5

Porositas n,

n = VvVt

x 100%

n = e1+e

e = n1−n

Derajat kejenuhan s,

S = VwVt

x100%

Dimana :

Tanah kering = 0%

Jika pori berisi jenuh air = 100%

Perbandingan yang menghubungkan sisi volumetrik dan sisi massa,

densitas kepadatan :

ρ=MtVt

=Ms+MwVt

ρs=MsVs,ρw=Mw

Vw

ρd=MsVt

Besar ρ akan sangat bergantung pada proses bagaimana air terjadi pada

rongga, dan akan berbeda pada tiap-tiap tanah. Dan ada 3 harga ρ yang

berguna pada mekanika tanah :

Dry destiny / kepadatan kering.

Saturated destiny / kepadatan jenuh.

Submerged destiny / kepadatan tercelup.

F. Hubungan Mekanika Tanah dengan Ilmu yang lain

Ilmu teknik sipil dewasa ini telah berkembang dernikian luas, antara lain

dalain bidang teknik konstruksi, hidro, transportasi, lingkungan, hingga yang

berkaitan dengan bidang ilmu lain seperti bahan konstruksi teknik, yang menitik

beratkan pada masalah bahan bahan yang digunakan untuk konstruksi

bangunan. Selain itu, bidang geoteknik, yang merupakan bidang ilmu tersendiri

dan menitikberatkan pada aplikasi teknik sipil dalam masalah masalah yang

berhubungan dengan sifat mekanis tanah dan batuan. Geoteknik sebenamya

merupakan gabungan beberapa ilmu yaitu mekanika, yang mempelajari

karakteristik mekanis atau tingkah laku massa benda, bilamana dikenai gaya.

Bahan yang mernpelajari karakteristik fisik (ukuran butiran, komposisi, gesekan,

lekatan, kepadatan, permeabilitas, dan sifat plastisnya).

Geoteknik itu sendiri terdiri atas dua bidang pokok, yaitu ilmu dasar dan

aplikasinya. Salah satu ilmu dasar dalam bidang geoteknik adalah mekanika

tanah (soil mechanics), yang mempelajari sifat sifat fisik dan mekanis tanah.

Serta geologi teknik (engineering geology), sedangkan aplikasi ilmu dasarnya

adalah teknik fondasi (foundation engineering), yang mempelajari fondasi dari

berbagai bangunan baik bangunan gedung dari tingkat sederhana sampai

dengan bangunan tinggi, bangunan air, bangunan lepas pantai, bangunan jalan,

lapangan terbang, dermaga dan lain lain. Teknik batuan (rock engineering), yang

seperti teknik fondasi namun orientasi fondasi tidak pada tanah tetapi pada

batuan (konstruksi terowongan, pusat tenaga listrik bawah muka tanah, reservoir

bahan energi bawah muka tanah, atau suatu galian dalam, dan lain lain).

Stabilitas lereng, yang mempelajari tentang kondisi lereng dalam keadaan labil

atau mantap, lereng dalam sekala kecil maupun besar.

G. Aplikasi Mekanika Tanah dalam Pertambangan

Rekayasa pertambangan. Bertujuan untuk mengembangkan suatu jadwal

produksi & biaya yang berhubungan untuk operasi penambangan. Pengumpulan

data geoteknik dan hidrogeologi dilakukan dalam persiapan penambangan,

umumnya mulai pada tahap pre-feasibility studi. Data-data geoteknik dan

hidrogeologi digunakan sebagai laporan di dalam tahap studi kelayakan,

sekaligus sebagai dasar perancangan tambang.

Dalam urutan kegiatan pertambangan, eksplorasi merupakan proses

evaluasi teknis untuk mendapatkan model badan bijih. Model cadangan suatu

badan bijih yang diinterpretasikan dari hasil eksplorasi langsung maupun tak

langsung, sebelum ditentukan cara penambangannya apakah dengan open pit

atau underground mining harus dianalisis secara geoteknik. Salah satu faktor

yang mempengaruhi keputusan tersebut adalah ketidakselarasan struktur

geologi. Pola-pola dari patahan, rekahan, dan bidang perlapisan mendominasi

perilaku batuan dalam tambang terbuka karena terdapat gaya penahan yang

kecil untuk mencegah terjadinya luncuran dan karena terdapat semacam gaya

tekan ke atas dari permukaan air yang terdapat dalam rekahan.

PREPARASI

I. Tujuan Percobaan

Untuk menganalisa karakteristik-karakteristik fisik tanah.

Untuk menganalisa hubungan antara kadar air dan kepadatan tanah.

Untuk menentukan kekuatan geser tanah.

II. Alat dan Bahan

Saringan

PAN

Hydrometer bulb

Atterberg

Gelas ukur

III. Landasan Teori

Pengujian yang dilakukan untuk klasifikasi tanah adalah pengujian berat,

jenis butir, kadar air dan analisa mekanik. Berat jenis dibutuhkan untuk

menghitung void ratio dan derajat kejenuhan. Pada uji pemadatan tanah

memakai 2 cara yaitu dengan mengetahui volume tanah dan contoh tanah dan

objek pemakainya. Sedangkan karakteristik tanah bergantung pada jenis,

kerapatan, kadar air tanah itu juga kondisi drainasi sewaktu pengujian

DAFTAR PUSTAKA

http://id.wikipedia.org/wiki/mekanika tanah

http://www.grdc.esdm.go.id/fokus/studi-sifat tanah

http://tambangunsri.blogspot.com/2011/02/pengantar-mekanika-

tanah.html

http://1902miner.wordpress.com/bfiabhfcbafhueceaj/geoteknik-

tambang/mekanika-tanah/

http://fardensaragih.blogspot.com/2012/03/mekanika-tanah-dalam-

pertambangan.html

Sosrodarsono, Suyono, 2000, Mekanika Tanah dan Teknik Pondasi, PT

Pradnya Paramita, Jakarta.