Rembesan Danflow Net

50
HIDROLIKA TANAH PERMEABILITAS REMBESAN/SEEPAGE JARINGAN ALIRAN

Transcript of Rembesan Danflow Net

Page 1: Rembesan Danflow Net

HIDROLIKA TANAH

PERMEABILITASREMBESAN/SEEPAGEJARINGAN ALIRAN

Page 2: Rembesan Danflow Net

PERMEABILITAS

PENGERTIAN :KECEPATAN ATAU KEMAMPUAN AIR/CAIRAN MELALUI SUATU MEDIA BERPORI

SATUAN :m/s, cm/s

TUJUAN :Mengevaluasi jumlah rembesan (seepage) yang melaluibendungan/tanggulMengevaluasi gaya angkat atau gaya rembesan di bawahstruktur hidrolik untuk keperluan analisa stabilitasMengontrol kecepatan rembesanMengetahui laju penurunan konsolidasi (akan dibahas padatopik ke-7)

Page 3: Rembesan Danflow Net

PENENTUAN KOEFISIEN PERMEABILITASLABORATORIUM

TINGGI KONSTAN (CONSTANT HEAD)TINGGI JATUH (FALLING HEAD)

LAPANGANAKIFER BEBAS (UNCONFINED AQUIFER)AKIFER TERKEKANG (CONFINED AQUIFER)TINGGI AIR TIDAK TETAP

PERMEABILITAS

Page 4: Rembesan Danflow Net

PERMEABILITAS

TINGGI TETAP (CONSTANT HEAD)LEBIH SESUAI UNTUK TANAH BERPASIR, PASIR ATAU KERIKIL YANG MEMPUNYAI ANGKA PORI YANG BESAR

PERSAMAAN DASAR :

A.h.tQ.Lk

.tLhk. A. A.(k.i).t A.v.t Q

=

⎟⎠⎞

⎜⎝⎛===

Page 5: Rembesan Danflow Net

PERMEABILITAS

TINGGI JATUH (FALLING HEAD)LEBIH EKONOMIS UNTUK PENGUJIAN JANGKA PANJANGPERSAMAAN DASAR :

2

1

keluarmasuk

keluar

masuk

hhln

t.AL.ak

Lh.k.A

dtdha-qq

Lh.k.Ai.k.Av.Aq

dtdha-q

dtdh-v

=

=→=

===

=

=

Page 6: Rembesan Danflow Net

PERMEABILITAS

AKIFER BEBAS (UNCONFINED AQUIFER)

Page 7: Rembesan Danflow Net

PERMEABILITAS

AKIFER BEBAS (UNCONFINED AQUIFER)

( )

( )21

22

1

2

1

2

21

22

hh.rrln.Q

k

rrln

hh..kh.r..2.drdh.kq

−π=

−π=π=

Page 8: Rembesan Danflow Net

PERMEABILITAS

AKIFER TERKEKANG (CONFINED AQUIFER)

Page 9: Rembesan Danflow Net

PERMEABILITAS

AKIFER TERKEKANG (CONFINED AQUIFER)

( )21o

2

1

hh.h..2rrlog.Q.3,2

k−π

=

Page 10: Rembesan Danflow Net

PERMEABILITAS

LUBANG BOR DENGAN TINGGI AIR BERUBAH

⎥⎦

⎤⎢⎣

⎡⎟⎠⎞

⎜⎝⎛ −⎟

⎠⎞

⎜⎝⎛ +

∆∆

=

Ly2.

rL20

ty.

yr.40

k

2r

∆yL

y

Page 11: Rembesan Danflow Net

PERMEABILITAS

RANGE NILAI-NILAI k

KORELASI EMPIRIS 210D.Ck = Cm/s

Page 12: Rembesan Danflow Net

PERMEABILITAS

KOEFISIEN PERMEABILITAS PADA TANAH BERLAPIS

Koefisien permeabilitas vertikal (kv’) ekivalenKoefisien permeabilitas horisontal (kh’) ekivalen

Page 13: Rembesan Danflow Net

PERMEABILITAS

Koefisien permeabilitas vertikal (kv’) ekivalenDasar Perhitungan

qmasuk = qkeluar

v konstan

n

nn

2

22

1

11 H

h.k...Hh.k

Hh.ki'.kvv =====

vh

kH.....

vh

kH;

vh

kH;

vh

kH n

n

n3

3

32

2

21

1

1 ====

n

n

3

3

2

2

1

1n321

kH...

kH

kH

kH

vh...

vh

vh

vh

++++=++++

LH...HHH n321 =++++

Lh'.kvv =

n

n

3

3

2

2

1

1k

H...kH

kH

kH

L'kv++++

=

Page 14: Rembesan Danflow Net

PERMEABILITAS

i'.kh.Lv.Aq ratarata == −

i.H.k...i.H.ki.H.ki'.kh.L nn2211 +++=

Koefisien permeabilitas horisontal (kh’) ekivalen

LH.k...H.kH.k'kh nn2211 +++

=

Page 15: Rembesan Danflow Net

CONTOH SOAL 1

Pertanyaan :Berapa Koefisien Permeabilitas Pasir dalam ft/min

q = 1 ft3/hr

Page 16: Rembesan Danflow Net

CONTOH SOAL 1

21t hhh ∆+∆=∆

1

1

1 Lh.k

Aq ∆

=

SECTION 1

k.AL.qh1

11 =∆

2

2

2 Lh.k

Aq ∆

= k.AL.qh2

22 =∆

k.AL.q

k.AL.qh

2

2

1

1t +=∆

SECTION 2

TOTAL

Page 17: Rembesan Danflow Net

CONTOH SOAL 1

k.10600.1

k.20400.120 +=

k = 4 ft/hour = 6,67x10-2 ft/min

Page 18: Rembesan Danflow Net

CONTOH SOAL 2

q

Pertanyaan :- Hitung h- Hitung q dalam cc/sec

Bagian 1Bagian 2

Page 19: Rembesan Danflow Net

CONTOH SOAL 2

Bagian 1

1111 A.i.kq =

Bagian 2

2222 A.i.kq =

25.40

h50.02,0q1−

= 25.40

5h.007,0q2−

=

21 qq =)5h.(007,0)h50.(02,0 −=−

h = 38,33 cm

Penentuan Tinggi h

Page 20: Rembesan Danflow Net

CONTOH SOAL 2

1111 A.i.kq = 2222 A.i.kq =

25.40

33,3850.02,0q −=

Penentuan debit air

atau

q = 0,15 cm/s

Page 21: Rembesan Danflow Net

REMBESAN

PENGERTIANBANYAKNYA JUMLAH AIR/CAIRAN YANG MASUK ATAU KELUAR PADA SUATU MEDIA/MASSA TANAH TERTENTU

TUJUANMENGETAHUI PENGARUH REMBESAN TERHADAP KESTABILAN BANGUNAN/BENDUNGANMEMPERKIRAKAN KECEPATAN ALIRAN DAN JUMLAH AIR PADA PEKERJAAN PEMOMPAAN/DEWATERING

Page 22: Rembesan Danflow Net

REMBESAN

PERSAMAAN ALIRAN AIRDASAR

HUKUM DARCY

HUKUM BERNOULLI

PERSAMAAN KONTINUITAS

i.kv =Lhi =

tankonsA.vA.vq 2211 ===

2w

222

1w

121 z.g

g.p

g2vz.g

g.p

g2v

+=+ρ

+ = energi konstan

ni.k'v =

Page 23: Rembesan Danflow Net

REMBESAN

dxdyvdxdzvdydzvq zyxmasuk ++=Volume air yang masuk per satuan waktu :

Volume air yang keluar per satuan waktu :

dxdydzzvvdxdzdy

yv

vdydzdxxvvq z

zy

yx

xkeluar ⎟⎠⎞

⎜⎝⎛

∂∂

++⎟⎟⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛∂

∂++⎟

⎠⎞

⎜⎝⎛

∂∂

+=

Page 24: Rembesan Danflow Net

REMBESAN

dtdVdxdydz

zv

yv

xv zyx =⎟⎟

⎞⎜⎜⎝

⎛∂∂

+∂

∂+

∂∂

qmasuk = qkeluar

te

eo11

tW1

zv

yv

xv w

w

zyx

∂∂

+=

∂∂

γ=⎟⎟

⎞⎜⎜⎝

⎛∂∂

+∂

∂+

∂∂

PERSAMAAN KONTINUITAS

Page 25: Rembesan Danflow Net

REMBESAN

0te=

∂∂

0zv

yv

xv zyx =⎟⎟

⎞⎜⎜⎝

⎛∂∂

+∂

∂+

∂∂

KONDISI STEADY STATE :

KECEPATAN ALIRAN AIR :

zhkikv

yhkikv

xhkikv

zzzz

yyyy

xxxx

∂∂

−==

∂∂

−==

∂∂

−==

Page 26: Rembesan Danflow Net

REMBESAN

0zhk

yhk

xhk 2

2

z2

2

y2

2

x =∂∂

+∂∂

+∂∂

0zhk

zyhk

yxhk

x zyx =⎟⎠⎞

⎜⎝⎛

∂∂

∂∂

+⎟⎟⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛∂∂

∂∂

+⎟⎠⎞

⎜⎝⎛

∂∂

∂∂

0zh

yh

xhh 2

2

2

2

2

22 =

∂∂

+∂∂

+∂∂

=∇

TANAH HOMOGENk Konstan terhadap x,y,z

TANAH ISOTROPIkx = ky = kz = k

PERSAMAAN LAPLACE

0zh

xhh 2

2

2

22 =

∂∂

+∂∂

=∇DUA DIMENSI

Page 27: Rembesan Danflow Net

REMBESAN

SOLUSI SEEPAGECLOSED FORM SOLUTIONMODEL SOLUTIONSAPPROXIMATE SOLUTIONS

NUMERICAL SOLUTIONSGRAPHICAL SOLUTIONS FLOW NET

Page 28: Rembesan Danflow Net

JARINGAN ALIRAN / FLOW NET

PENGERTIANGabungan dari dua kelompok garisyang saling tegak lurus yaitu :

Garis Aliran (Flow Line)kumpulan titik atau garis yang menyatakanarah aliranGaris Ekipotensial (Equipotential Line)tempat kedudukan titik yang mempunyaitinggi tekanan air (head) total yang sama.

Page 29: Rembesan Danflow Net

JARINGAN ALIRAN / FLOW NET

Page 30: Rembesan Danflow Net

JARINGAN ALIRAN / FLOW NET

Page 31: Rembesan Danflow Net

JARINGAN ALIRAN / FLOW NET

Page 32: Rembesan Danflow Net

JARINGAN ALIRAN / FLOW NET

Page 33: Rembesan Danflow Net

JARINGAN ALIRAN / FLOW NET

CARA PENGGAMBARAN FLOW NETPermukaan atas air baik di hulu maupun di hilirmerupakan garis ekipotensialGaris interface antara air dan tanah merupakangaris ekipotensialPerpotongan garis alir dan garis ekipotensialmembentuk sudut tegak lurusPermukaan suatu batas yang kedap air (impermeable) merupakan garis alirKotak yang dibentuk dari garis alir dan garisekipotensial membentuk bangun bujursangkar

Page 34: Rembesan Danflow Net

JARINGAN ALIRAN / FLOW NET

Page 35: Rembesan Danflow Net

JARINGAN ALIRAN / FLOW NET

Page 36: Rembesan Danflow Net

JARINGAN ALIRAN / FLOW NET

Page 37: Rembesan Danflow Net

JARINGAN ALIRAN / FLOW NET

bh.k).1.a(i.k.Av.Aq ∆

===∆d

21

Nhhh −

=∆

⎟⎟⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛ −=∆∑=

d

21f N

hhba.k.Nqq 21 hhH −=∆

⎟⎠⎞

⎜⎝⎛∆=

baH.

NNkq

d

f H.NNkq

d

f ∆=a = b

h

h+∆h

∆q

a b

Page 38: Rembesan Danflow Net

CONTOH SOAL 3

4,50 m

8,60 m

A B C D

E

Datum

Sheet Piling

6,0 m

0,5 m

k = 1,5 x 10-6 m/s

Page 39: Rembesan Danflow Net

CONTOH SOAL 3

Page 40: Rembesan Danflow Net

CONTOH SOAL 3

Nd = 12

Nf = 4,3

∆H = 4,0 m

Page 41: Rembesan Danflow Net

CONTOH SOAL 3

H.NNkq

d

f ∆=

H.Nnh

d

dP ∆=

m.s/m10x15,200,4.12

3,4.10x5,1q 366 −− ==

m33,34.1210hP ==

Page 42: Rembesan Danflow Net

CONTOH SOAL 4

k = 2,5 x 10-5 m/s

Page 43: Rembesan Danflow Net

CONTOH SOAL 4

Nd = 15 Nf = 4,7

∆H = 4,0 m

Page 44: Rembesan Danflow Net

CONTOH SOAL 4

H.NNkq

d

f ∆=

m.s/m10x1,300,4.15

7,4.10x5,2q 355 −− ==

Page 45: Rembesan Danflow Net

GAYA REMBESAN/SEEPAGE FORCE

H

h2

L

h1

Page 46: Rembesan Danflow Net

GAYA REMBESAN/SEEPAGE FORCE

A).hh.(A.L.F 21wt −γ−γ=∑

GAYA TOTAL

GAYA BADAN (BODY FORCE)

volumeTotal_Gaya)F(force_Body =

L Berat tanah = γt.L.A

γw . h2 . A

γw . h1 . A

Page 47: Rembesan Danflow Net

GAYA REMBESAN/SEEPAGE FORCE

wbouyant

wtwt

21wt

.iF

)i1(L

LHF

A.LA).hh.(A.L.F

γ−γ=

+γ−γ=⎟⎠⎞

⎜⎝⎛ +

γ−γ=

−γ−γ=

w.i γSEEPAGE BODY FORCE (j)=

KONDISI KRITIS

e11Gi

0.i

s

w

bouyantc

wbouyant

+−

γ=

=γ−γ

γbouyant = γt - γw

H

h2

L

h1

Page 48: Rembesan Danflow Net

CONTOH SOAL 5

k = 1x10-3 cm/s

n = 0,67

Pertanyaan :

1. Debit

2. Kecepatan Pengaliran

3. Kecepatan Rembesan

4. Gaya Rembesan titik A

Page 49: Rembesan Danflow Net

CONTOH SOAL 5

Debit Pengaliran

Kecepatan Pengaliran

A.i.kq = 144

LHi ===

A10x1A.1.10x1q 55 −− ==

i.kv =

s/m10x11.10x1v 55 −− ==

Page 50: Rembesan Danflow Net

CONTOH SOAL 5

Kecepatan Rembesan

Gaya Rembesan

nv

ni.k'v ==

s/m10x5,167,0

10x1'v 55

−−

==

ws .iF γ=

2s m/kg10001000.1F ==