Fondasi dalam adalah jenis fondasi dibedakan dari fondasi dangkal dengan kedalaman mereka tertanam ke dalam tanah. Ada banyak alasan seorang insinyur geoteknik akan merekomendasikan fondasi dalam ke fondasi dangkal, tetapi beberapa alasan umum adalah beban desain yang sangat besar, tanah yang buruk pada kedalaman dangkal, atau kendala situs (seperti garis properti). Ada istilah yang berbeda digunakan untuk menggambarkan berbagai jenis fondasi yang mendalam, termasuk tumpukan (yang analog dengan tiang), tiang jembatan (yang analog dengan kolom), poros dibor, dan caisson. Tumpukan umumnya didorong ke dalam tanah di situ; fondasi mendalam lainnya biasanya diletakkan di tempat dengan menggunakan penggalian dan pengeboran. Konvensi penamaan dapat bervariasi antara disiplin ilmu teknik dan perusahaan. fondasi dalam dapat terbuat dari kayu, baja, beton bertulang dan beton pratekan.

Karakteristik

Ukuran

Fondasi dalam merupakan jenis fondasi bila ditinjau dari kondisi lapisan tanah. Sejumlah jenis fondasi dapat digolongan sebagai fondasi dalam jika kedalaman fondasi lebih panjang dibandingkan dengan lebar fondasi. Namun ada pula jenis fondasi yang tergolong ke fondasi dalam atau fondasi dangkal bergantung kepada metoda perhitungan dalam menganalisis stabilitas dari fondasi tersebut.

Pembebanan

Kemampuan fondasi dalam dalam menopang beban bangunan mengandalkan tahanan ujung dan tahanan gesek dindingnya.

Pemakaian

Pemakaian fondasi dalam sebagai fondasi dapat dilakukan dengan dua macam pertimbangan. Pertimbangan pertama ialah perbandingan antara lebar fondasi dengan ke dalam fondasi. Fondasi dalam digunakan jika kedalaman fondasi ukuran panjangnya sebesar 4-5 kali lipat dari ukuran lebar fondasi. Sementara pertimbangan kedua iala keberadaan tanah yang baik untuk pembuatan fondasi berada di lapisan tanah yang dalam.

Fondasi dalam juga perlu digunakan ketika lapisan tanah di permukaan tanah tidak mampu menahan beban struktur bangunan. Kondisi lain yang membuat pemakaian fondasi dalam diperlukan ialah terjadinya konsolidasi yang berlebihan pada tanah.

Abutmen jembatan

Fondasi dalam dapat dipakai pada abutmen jembatan ketika daya dukung tanahnya rendah. Perencanaan pembuatan fondasi dalam ini biasanya pada bagian abutmen yang terletak di pangkal jembatan. Jenis pondasi dalam yang sesuai digunakan pada tanah lunak di jembatan ialah pondasi tiang pancang.

Sumber: id.wikipedia.org

Gempa bumi adalah getaran atau getar-getar yang terjadi di permukaan bumi akibat pelepasan energi dari dalam secara tiba-tiba yang menciptakan gelombang seismik. Gempa Bumi biasa disebabkan oleh pergerakan kerak Bumi (lempeng Bumi). Gempa bumi yang berpusat di dasar laut dan menyebabkan terjadinya tsunami. Frekuensi suatu wilayah, mengacu pada jenis dan ukuran gempa Bumi yang dialami selama periode waktu. Hentakan gempa bumi yang besar dapat mengakibatkan tanah longsor, bangunan roboh ataupun retak.

Gempa bumi diukur dengan menggunakan alat Seismometer. Moment magnitudo adalah skala yang paling umum di mana gempa Bumi terjadi untuk seluruh dunia. Skala Richter adalah skala yang dilaporkan oleh observatorium seismologi nasional yang diukur pada skala besarnya lokal 5 magnitude. Kedua skala yang sama selama rentang angka mereka valid. Gempa 3 magnitude atau lebih sebagian besar hampir tidak terlihat dan jika besarnya 7 lebih berpotensi menyebabkan kerusakan serius di daerah yang luas, tergantung pada kedalaman gempa. Gempa Bumi terbesar bersejarah besarnya telah lebih dari 9, meskipun tidak ada batasan besarnya. Gempa Bumi besar terakhir besarnya 9,0 atau lebih besar adalah 9,0 magnitudo gempa di Jepang pada tahun 2011 (per Maret 2011), dan itu adalah gempa Jepang terbesar sejak pencatatan dimulai. Sehingga memakan korban jiwa yang cukup banyak. Intensitas getaran diukur pada modifikasi Skala Mercalli.

^{_{sumber: id.wikipedia.org}}

Pusat-pusat gempa di selurudunia pada tahun 1963–1998

^{_{sumber: id.wikipedia.org}}

Lempengan tektonik gerakan global

Jenis gempa bumi

Jenis gempa bumi dapat dibedakan berdasarkan:

Berdasarkan penyebab

• Gempa bumi tektonik

Gempa Bumi ini disebabkan oleh adanya aktivitas tektonik, yaitu pergeseran lempeng-lempeng tektonik secara mendadak yang mempunyai kekuatan dari yang sangat kecil hingga yang sangat besar. Gempa bumi ini banyak menimbulkan kerusakan atau bencana alam di Bumi, getaran gempa Bumi yang kuat mampu menjalar keseluruh bagian Bumi. Gempa bumi tektonik disebabkan oleh pelepasan tenaga yang terjadi karena pergeseran lempengan plat tektonik seperti layaknya gelang karet ditarik dan dilepaskan dengan tiba-tiba.

• Gempa bumi tumbukan

Gempa Bumi ini diakibatkan oleh tumbukan meteor atau asteroid yang jatuh ke Bumi, jenis gempa Bumi ini jarang terjadi

• Gempa bumi runtuhan

Gempa Bumi ini biasanya terjadi pada daerah kapur ataupun pada daerah pertambangan, gempabumi ini jarang terjadi dan bersifat lokal.

• Gempa bumi buatan

Gempa bumi buatan adalah gempa bumi yang disebabkan oleh aktivitas dari manusia, seperti peledakan dinamit, nuklir atau palu yang dipukulkan ke permukaan bumi.

• Gempa bumi vulkanik (gunung api)

Gempa Bumi ini terjadi akibat adanya aktivitas magma, yang biasa terjadi sebelum gunung api meletus. Apabila keaktifannya semakin tinggi maka akan menyebabkan timbulnya ledakan yang juga akan menimbulkan terjadinya gempa bumi. Gempa bumi tersebut hanya terasa di sekitar gunung api tersebut.

Berdasarkan kedalaman

• Gempa bumi dalam

Gempa bumi dalam adalah gempa bumi yang hiposentrumnya berada lebih dari 300 km di bawah permukaan bumi (di dalam kerak bumi). Gempa bumi dalam pada umumnya tidak terlalu berbahaya.

• Gempa bumi menengah

Gempa bumi menengah adalah gempa bumi yang hiposentrumnya berada antara 60 km sampai 300 km di bawah permukaan bumi.gempa bumi menengah pada umumnya menimbulkan kerusakan ringan dan getarannya lebih terasa.

• Gempa bumi dangkal

Gempa bumi dangkal adalah gempa bumi yang hiposentrumnya berada kurang dari 60 km dari permukaan bumi. Gempa bumi ini biasanya menimbulkan kerusakan yang besar.

Berdasarkan gelombang atau getaran gempa

• Gelombang Primer

Gelombang primer (gelombang lungituudinal) adalah gelombang atau getaran yang merambat di tubuh bumi dengan kecepatan antara 7–14 km/detik. Getaran ini berasal dari hiposentrum.

• Gelombang Sekunder

Gelombang sekunder (gelombang transversal) adalah gelombang atau getaran yang merambat, seperti gelombang primer dengan kecepatan yang sudah berkurang,yakni 4–7 km/detik. Gelombang sekunder tidak dapat merambat melalui lapisan cair.

Penyebab terjadinya gempa bumi

gempa Bumi disebabkan dari pelepasan energi yang dihasilkan oleh tekanan yang disebabkan lempengani yang bergerak ke satu arah atau bisa lebih. Semakin lama itu kian membesar dan akhirna mencapai pada keadaan di mana tekanan tersebut tiddapat ditahan lagi oleh pinggiran lempengan. Pada saat itulah gempa Bumi akan terjadi.

Pergeseran lempeng bumi dapat mengakibatkan gempa bumi karena dalam peristiwa tersebut disertai dengan pelepasan sejumlah energi yang besar. Selain pergeseran lempeng bumi, gerak lempeng bumi yang saling menjauhi satu sama lain juga dapat mengakibatkan gempa bumi. Hal tersebut dikarenakan saat dua lempeng bumi bergerak saling menjauh, akan terbentuk lempeng baru di antara keduanya. Lempeng baru yang terbentuk memiliki berat jenis yang jauh lebih kecil dari berat jenis lempeng yang lama. Lempeng yang baru terbentuk tersebut akan mendapatkan tekanan yang besar dari dua lempeng lama sehingga akan bergerak ke bawah dan menimbulkan pelepasan energi yang juga besar.

Terakhir adalah gerak lempeng yang saling juga dapat mengakibatkan gempa bumi. Pergerakan dua lempeng yang saling mendekat juga berdampak pada terbentuknya gunung. Seperti yang terjadi pada gunung Evrest yang terus tumbuh tinggbat gerak lempeng saling bertumpuk. Ilmu Pengetahuan Alam atau Kementerian Pendidikan dan Gempa Bumi biasanya terjadi di perbatasan lempengan-lempengan tersebut. Gempa Bumi yang paling parah biasanya tasan lempengan kompresional dan translasional. Gempa Bumi fokus dalam kemungkinan besar terjadi karena materi lapisan litosfer yang terjepit. Beberapa gempa Bumi lain juga dapat terjadi dalam gunung berapi. Gempa Bumi seperti itu dapat menjadi gejala akan mi (walaupun jarang) juga terjadi karena menumpuknya massa air yang sangat besar rti Dam Karibia di Zambia, ang karena injeksi cairan dari/ke dalam Bumi (contoh, pada beberapa Terakhir, gempa juga dapat peledakan bahan peledak. Hal ini dapat membuat para ilmuwan memonitor tes rahas[senjata nuklir] yang dilakukan pemerintmpa Bumi yang disebabkan oleh manusia seperti ini dinamakan juga seismisitas terinduksi.

Sejarah gempa bumi besar pada abad ke-20 dan 21

2000-sekarang

^{_{sumber: id.wikipedia.org}}

Kerusakan pasca gempa bumi dan tsunami pada tahun 2004 di Aceh, Sumatra.

^{_{sumber: id.wikipedia.org}}

Gempa bumi Haiti pada tahun 2010 merupakan salah satu gempa bumi paling banyak memakan korban.

• 22 Juni 2022. Afghanistan diguncang gempa bumi berkekuatan 5,9

Skala Richter dengan kedalaman 51 km. Gempa bumi ini berpusat di Khost, Afghanistan Timur, gempa ini juga terasa hingga Pakistan, Iran, dan India. Gempa ini menewaskan 1,500+ orang dan korban luka - luka 2,000+ orang serta menghancurkan 3.000 rumah.

• 28 September 2018. Gempa Bumi di Sulawesi Tengah, berkekuatan 7,4 Skala Richter dengan kedalaman 10 km. Gempa bumi ini berpusat di Kecamatan Sirenja, Kabupaten Donggala dan mengakibatkan Tsunami lokal setinggi maksimal 10 meter di Kota Palu dan pesisir Teluk Palu. Gempa, Tsunami dan Likuefaksi ini mengakibatkan korban tewas sebesar 3.679 jiwa dan puluhan ribu orang mengungsi ke dataran tinggi. Gempa ini juga terasa sampai di Kota Makassar dan di kota-kota pesisir Kalimantan Timur seperti Balikpapan, Samarinda, dan Bontang.
• 5 Agustus 2018. Gempa bumi di Lombok, NTB, berkekuatan 7,0 Skala Richter dengan kedalaman 15KM. Gempa ini menelan 483 Meninggal Dunia, 417.529 jiwa mengungsi, 71.734 rumah rusak, 671 fasilitas pendidikan rusak, 115 masjid rusak, 65 fasilitas kesehatan rusak, 6 jembatan rusak.
• 2 Maret 2016. Gempa bumi di Mentawai, berkekuatan 7,8 skala Richter. Pusat gempa berada 682 km barat daya kepulauan Mentawai dengan kedalaman 10 km. Gempa ini berpotensi Tsunami dari Aceh hingga Lampung.
• 11 April 2012. Gempa bumi di sepanjang Pulau Sumatra berskala 8.6 SR, berpotensi sampai Aceh, Sumatra Utara, Bengkulu, dan Lampung. Gempa terasa sampai India.
• 11 Maret 2011. Gempa Bumi di Jepang, 373 km dari kota Tokyo berskala 9,0 Skala Richter yang sebelumnya direvisi dari 8,8 Skala Richter, gempa ini juga menimbulkan gelombang tsunami di sepanjang pesisir timur Jepang
• 26 Oktober 2010. Gempa Bumi di Mentawai berskala 7.2 Skala Richter, korban tewas ditemukan hingga 9 November ini mencapai 156 orang. Gempa ini kemudian juga menimbulkan tsunami.
• 27 Februari 2010. Gempa bumi di Chili dengan 8.8 Skala Richter, 432 orang tewas (data 30 Maret 2010). Mengakibatkan tsunami menyeberangi Samudera Pasifik yang menjangkau hingga Selandia Baru, Australia, kepulauan Hawaii, negara-negara kepulauan di Pasifik dan Jepang dengan dampak ringan dan menengah.
• 12 Januari 2010. Gempa bumi Haiti dengan episenter dekat kota Léogâne 7,0 Skala Richter berdampak pada 3 juta penduduk, perkiraan korban meninggal 230.000 orang, luka-luka 300.000 orang dan 1.000.000 kehilangan tempat tinggal.
• 30 September 2009. Gempa bumi Sumatra Barat merupakan gempa tektonik yang berasal dari pergeseran patahan Semangko, gempa ini berkekuatan 7,6 Skala Richter (BMG Indonesia) atau 7,9 Skala Richter (BMG Amerika) mengguncang Padang-Pariaman, Indonesia. Menyebabkan sedikitnya 1.100 orang tewas dan ribuan terperangkap dalam reruntuhan bangunan.
• 12 Mei 2008. Gempa bumi berkekuatan 7,8 Skala Richter di Provinsi Sichuan, China. Menyebabkan sedikitnya 80.000 orang tewas dan jutaan warga kehilangan tempat tinggal.
• 12 September 2007. Gempa Bengkulu dengan kekuatan gempa 7,9 Skala Richter
• 6 Maret 2007. Gempa bumi tektonik mengguncang provinsi Sumatra Barat, Indonesia. Laporan terakhir menyatakan 79 orang tewas.
• 27 Mei 2006. Gempa bumi tektonik kuat yang mengguncang Daerah Istimewa Yogyakarta dan Jawa Tengah pada 27 Mei 2006 kurang lebih pukul 05.55 WIB selama 57 detik. Gempa Bumi tersebut berkekuatan 5,9 pada skala Richter. United States Geological Survei melaporkan 6,2 pada skala Richter; lebih dari 6.000 orang tewas, dan lebih dari 300.000 keluarga kehilangan tempat tinggal.
• 8 Oktober 2005. Gempa bumi besar berkekuatan 7,6 skala Richter di Asia Selatan, berpusat di Kashmir, Pakistan; lebih dari 1.500 orang tewas.
• 26 Desember 2004. Gempa bumi berkekuatan 9,0 skala Richter mengguncang Aceh dan Sumatra Utara sekaligus menimbulkan gelombang tsunami di samudra Hindia. Bencana alam ini telah merenggut lebih dari 220.000 jiwa.
• 26 Januari 2004. Gempa bumi berkekuatan 7,7 skala Richter mengguncang India dan merenggut lebih dari 3.420 jiwa.
• 26 Desember 2003. Gempa bumi kuat di Bam, barat daya Iran berukuran 6.5 pada skala Richter dan menyebabkan lebih dari 41.000 orang tewas.
• 21 Mei 2002, di utara Afganistan, berukuran 5,8 pada skala Richter dan menyebabkan lebih dari 1.000 orang tewas.
• 26 Januari 2001, India, berukuran 7,9 pada skala Richter dan menewaskan 2.500 ada juga yang mengatakan jumlah korban mencapai 13.000 orang.

1900-1999

^{_{sumber: id.wikipedia.org}} 

Kerusakan akibat gempa Bumi di San Francisco pada tahun 1906

^{_{sumber: id.wikipedia.org}}

Sebagian jalan layang yang runtuh akibat gempa Bumi Loma Prieta pada tahun 1989

• 21 September 1999, Taiwan, berukuran 7,6 pada skala Richter, menyebabkan 2.400 korban tewas.
• 17 Agustus 1999, barat Turki, berukuran 7,4 pada skala Richter dan merenggut 17.000 nyawa.
• 25 Januari 1999, barat Colombia, pada magnitudo 6 dan merenggut 1.171 nyawa.
• 30 Mei 1998, di utara Afganistan dan Tajikistan dengan ukuran 6,9 pada skala Richter menyebabkan sekitar 5.000 orang tewas.
• 17 Januari 1995, di Kobe, Jepang dengan ukuran 7,2 skala Richter dan merenggut 6.000 nyawa.
• 30 September 1993, di Latur, India dengan ukuran 6,0 pada skala Richter dan menewaskan 1.000 orang.
• 12 Desember 1992, di Flores, Indonesia berukuran 7,9 pada skala richter dan menewaskan 2.500 orang.
• 21 Juni 1990, di barat laut Iran, berukuran 7,3 pada skala Richter, merengut 50.000 nyawa.
• 7 Desember 1988, barat laut Armenia, berukuran 6,9 pada skala Richter dan menyebabkan 25.000 kematian.
• 19 September 1985, di Meksiko Tengah dan berukuran 8,1 pada Skala Richter, meragut lebih dari 9.500 nyawa.
• 23 November 1980, gempa berkekuatan 6.9 SR melanda Italia tengah menewaskan 4,900 orang
• 16 September 1978, di timur laut Iran, berukuran 7,7 pada skala Richter dan menyebabkan 25.000 kematian.
• 4 Maret 1977, Vrancea, timur Rumania, dengan besar 7,4 SR, menelan sekitar 1.570 korban jiwa, di antaranya seorang aktor Rumania Toma Caragiu, juga menghancurkan sebagian besar dari ibu kota Rumania, Bukares (Bucureşti).
• 28 Juli 1976, Tangshan, Tiongkok, berukuran 7,8 pada skala Richter dan menyebabkan 240.000 orang terbunuh.
• 4 Februari 1976, di Guatemala, berukuran 7,5 pada skala Richter dan menyebabkan 22.778 terbunuh.
• 22 Mei 1960, di Valdivia, Chile pada ukuran 9.5 SR menyebabkan hanya 1.665 orang tewas dan ribuan orang luka-luka. Jutaan orang kehilangan tempat tinggal dan bisa dirasakan di Hawaii dan Filipina. Gempa ini memecah rekor gempa terbesar di dunia.
• 29 Februari 1960, di barat daya pesisir pantai Atlantik di Maghribi pada ukuran 5,7 skala Richter, menyebabkan kira-kira 12.000 kematian dan memusnahkan seluruh kota Agadir.
• 26 Desember 1939, wilayah Erzincan, Turki pada ukuran 7,9, dan menyebabkan 33.000 orang tewas.
• 24 Januari 1939, di Chillan, Chili dengan ukuran 8,3 pada skala Richter, 28.000 kematian.
• 31 Mei 1935, di Quetta, India pada ukuran 7,5 skala Richter dan menewaskan 50.000 orang.
• 1 September 1923, di Yokohama, Jepang pada ukuran 8,3 skala Richter dan merenggut sedikitnya 140.000 nyawa.

Sumber: id.wikipedia.org

Gelombang seismik adalah rambatan energi yang disebabkan karena adanya gangguan di dalam kerak bumi, misalnya adanya patahan atau adanya ledakan. Energi ini akan merambat ke seluruh bagian bumi dan dapat terekam oleh seismometer.

Efek yang ditimbulkan oleh adanya gelombang seismik dari gangguan alami (seperti: pergerakan lempeng (tektonik), bergeraknya patahan, aktivitas gunung api (vulkanik), dsb) adalah apa yang kita kenal sebagai fenomena gempa bumi.

^{_{Sumber: id.wikipedia.org Badan dan permukaan gelombang (Wikipedia)}}

Jenis

Gelombang badan

Gelombang badan atau body wave adalah gelombang yang merambat melalui bagian dalam bumi. Gelombang badan merupakan gelombang yang tiba sebelum gelombang permukaan yang dipancarkan oleh gempa bumi. Gelombang ini memiliki frekuensi yang lebih tinggi daripada gelombang permukaan. Gelombang badan dibedakan menjadi dua, yaitu gelombang primer (P-wave) dan gelombang sekunder (S-wave). Gelombang primer merupakan gelombang longitudinal, di mana arah pergerakan partikel akan searah dengan arah rambat gelombang. Sedangkan gelombang S merupakan gelombang transversal, di mana arah pergerakan pertikel akan tegak lurus dengan arah rambat gelombang.

Gelombang permukaan

Gelombang permukaan merupakan gelombang yang merambat hanya melalui kerak bumi. Gelombang ini memiliki frekuensi yang lebih rendah dibandingkan dengan gelombang badan. Gelombang permukaan dibedakan menjadi dua, yaitu: gelombang Love dan gelombang Reyleigh. Gelombang Love adalah gelombang geser (S wave) yang terpolarisasi secara horizontal dan tidak menghasilkan perpindahan vertikal. Gelombang Love terbentuk karena interferensi konstruktif dari pantulan-pantulan gelombang seismik pada permukaan bebas. Sedangkan Gelombang Rayleigh adalah gelombang yang lintasan gerak partikelnya menyerupai elips. Dihasilkan oleh gelombang datang P dan gelombang S yang berinteraksi pada permukaan bebas dan merambat sejajar dengan permukaan tersebut. Gelombang Love lebih cepat daripada gelombang Rayleigh dan lebih dahulu sampai pada seismograf.

Sumber: id.wikipedia.org

Rekayasa geoteknik adalah cabang teknik sipil yang terkait dengan perilaku bumi atau tanah. Rekayasa geoteknik juga digunakan di teknik militer, pertambangan, perminyakan, dan disiplin ilmu lainnya yang terkait dengan konstruksi di atas atau di bawah permukaan. Rekayasa geoteknik menggunakan prinsip mekanika tanah dan mekanika batuan untuk meneliti kondisi di bawah permukaan dan materialnya, menentukan sifat fisik dan mekaniknya, stabilitas lereng, menilai risiko yang dialami suatu konstruksi, desain struktur pondasi, mengawasi kondisi konstruksi, dan lain lain.

Sejarah

Manusia telah menggunakan tanah sebagai bahan untuk mengendalikan banjir, irigasi, pemakaman, pondasi bangunan, dan sebagai bahan bangunan. Aktivitas pertama yang terkait dengan penggunaan bendungan dan kanal untuk irigasi dan pengendalian banjir dilakukan setidkanya sejak 2000 SM di Mesir Kuno, Mesopotamia, dan kawasan Hilal Subur, juga di Mohenjo Daro dan Harappa di Lembah Sungai Indus. Hingga abad ke 18, tidak ada basis ilmiah yang tertulis mengenai konstruksi tersebut dan lebih banyak berada pada ranah seni dibandingkan sains, dan kemampuan membangun diturunkan dari generasi ke generasi melalui guild mason atau perkumpulan tukang batu.

Masalah terkait pondasi yang paling ternama adalah Menara Miring Pisa. Pada tahun 1717, Henri Gautier, insinyur kerajaan Prancis mendapati keberadaan dua jenis tanah yang berbeda yang menjadi pondasi dasar dari Menara Pisa yang menyebabkan perbedaan tekanan tanah secara lateral.

Mekanika Tanah

^{_{Sumber: id.wikipedia.org}}

Sebuah diagram fase dari tanah yang mengindikasikan berat dan volume udara,tanah,air,dan rongga.

Di rekayasa geoteknik, tanah dianggap material yang berwujud tiga fase terdiri dari: batuan atau partikel mineral, air, dan udara. Rongga tanah, yang merupakan spasi antar partikel mineral, mengandung air dan udara.

Sifat-sifat keteknikan tanah dipengaruhi oleh empat faktor utama: dominasi ukuran partikel mineral, tipe partikel mineral, distribusi ukuran butir, jumlah relatif mineral, air, dan kehadiran udara di matriks tanah. Partikel halus didefinisikan sebagai partikel dengan diameter kurang dari 0.075mm

Sifat-Sifat Tanah

Beberapa sifat-sifat penting dari tanah digunakan oleh ahli-ahli geoteknik untuk menganalisis kondisis situs konstruksi, struktur penahan, desain pekerjaan earthwork, dan pondasi adalah

Berat Unit

Adalah berat kumulatif dari partikel-partikel solid,air,dan udara dari suatu unit tanah. Udara sering diasumsikan tidak memiliki berat

Porositas

Adalah rasio antara volume rongga (mengandung udara, air, dan fluida lainnya) pada tanah dengan volume tanah keseluruhan. Porositas secara matematis berkaitan dengan rasio rongga dengan persamaan

disini e adalah rasio rongga dan n adalah porositas

Sumber: id.wikipedia.org

Mekanika tanah adalah cabang fisika tanah dan mekanika terapan yang menjelaskan perilaku tanah. Ini berbeda dari mekanika fluida dan mekanika padat dalam arti bahwa tanah terdiri dari campuran heterogen cairan (biasanya udara dan air) dan partikel (biasanya tanah liat, lanau, pasir, dan kerikil) tetapi tanah juga dapat mengandung padatan organik dan bahan lainnya. Bersamaan dengan mekanika batuan, mekanika tanah menyediakan landasan teoretis untuk analisis dalam rekayasa geoteknik, subdisiplin teknik sipil, dan geologi teknik, subdisiplin geologi. Mekanika tanah digunakan untuk menganalisis deformasi dan aliran fluida di dalam struktur alami dan buatan manusia yang disangga atau terbuat dari tanah, atau struktur yang terkubur di dalam tanah.Contoh aplikasinya adalah pondasi bangunan dan jembatan, dinding penahan, bendungan, dan sistem perpipaan yang terkubur. Prinsip-prinsip mekanika tanah juga digunakan dalam disiplin terkait seperti teknik geofisika, teknik pesisir, teknik pertanian, hidrologi, dan fisika tanah.

Artikel ini menjelaskan asal-usul dan komposisi tanah, perbedaan antara tekanan air pori dan tegangan efektif antar butiran, aksi kapiler fluida dalam ruang pori tanah, klasifikasi tanah, rembesan dan permeabilitas, perubahan volume yang bergantung waktu akibat memeras air keluar ruang pori kecil, juga dikenal sebagai konsolidasi, kekuatan geser dan kekakuan tanah. Kekuatan geser tanah terutama berasal dari gesekan antara partikel dan saling mengunci, yang sangat sensitif terhadap tegangan efektif. Artikel diakhiri dengan beberapa contoh penerapan prinsip mekanika tanah seperti stabilitas lereng, tekanan tanah lateral pada dinding penahan tanah, dan daya dukung pondasi.

Gambar: Menara Miring Pisa—contoh masalah akibat deformasi tanah.

Gambar: Masalah ketidakstabilan lereng untuk tanggul pengendali banjir sementara di North Dakota, 2009

Gambar: Pekerjaan tanah di Jerman

Gambar: Gletser Fox, Selandia Baru: Tanah diproduksi dan diangkut oleh pelapukan dan erosi yang intens.

Kejadian dan komposisi tanah

Asal

Mekanisme utama pembentukan tanah adalah pelapukan batuan. Semua jenis batuan (batuan beku, batuan metamorf, dan batuan sedimen) dapat dipecah menjadi partikel-partikel kecil untuk menghasilkan tanah. Mekanisme pelapukan adalah pelapukan fisik, pelapukan kimiawi, dan pelapukan biologis. Aktivitas manusia seperti penggalian, peledakan, dan pembuangan limbah, juga dapat membentuk tanah. Seiring waktu geologis, tanah yang terkubur dalam dapat diubah oleh tekanan dan suhu menjadi batuan metamorf atau sedimen, dan jika dicairkan dan dipadatkan kembali, mereka akan menyelesaikan siklus geologis dengan menjadi batuan beku.

Pelapukan fisik meliputi efek suhu, pembekuan dan pencairan air di celah-celah, hujan, angin, tumbukan dan mekanisme lainnya. Pelapukan kimia meliputi pembubaran materi penyusun batuan dan pengendapan dalam bentuk mineral lain. Mineral lempung, misalnya dapat dibentuk oleh pelapukan feldspar, yang merupakan mineral paling umum yang terdapat dalam batuan beku.

Konstituen mineral yang paling umum dari lanau dan pasir adalah kuarsa, juga disebut silika, yang memiliki nama kimia silikon dioksida. Alasan feldspar paling umum di bebatuan tetapi silika lebih umum di tanah karena feldspar jauh lebih mudah larut daripada silika.

Lumpur, Pasir, dan Kerikil pada dasarnya adalah potongan-potongan kecil bebatuan yang pecah.

Menurut Sistem Klasifikasi Tanah Terpadu, ukuran partikel lanau berada pada kisaran 0,002 mm hingga 0,075 mm dan partikel pasir memiliki ukuran pada kisaran 0,075 mm hingga 4,75 mm.

Partikel kerikil adalah pecahan batuan dalam kisaran ukuran 4,75 mm hingga 100 mm. Partikel yang lebih besar dari kerikil disebut cobbles dan boulder.

Pemindahan

Endapan tanah dipengaruhi oleh mekanisme transportasi dan pengendapan ke lokasinya. Tanah yang tidak terangkut disebut tanah sisa—mereka ada di lokasi yang sama dengan batuan asalnya. Granit yang membusuk adalah contoh umum dari sisa tanah. Mekanisme transportasi yang umum adalah aksi gravitasi, es, air, dan angin. Tanah yang tertiup angin termasuk gundukan pasir dan loess. Air membawa partikel dengan ukuran yang berbeda-beda tergantung pada kecepatan air, sehingga tanah yang diangkut oleh air diurutkan berdasarkan ukurannya. Lumpur dan tanah liat dapat mengendap di danau, dan kerikil serta pasir terkumpul di dasar dasar sungai. Endapan tanah yang tertiup angin (tanah aeolian) juga cenderung diurutkan menurut ukuran butirannya. Erosi di dasar gletser cukup kuat untuk mengangkat bebatuan besar dan bongkahan batu besar serta tanah; tanah yang dijatuhkan oleh es yang mencair bisa menjadi campuran bergradasi baik dengan ukuran partikel yang sangat bervariasi. Gravitasi sendiri juga dapat membawa partikel turun dari puncak gunung untuk membuat tumpukan tanah dan batu besar di dasarnya; endapan tanah yang diangkut oleh gravitasi disebut colluvium.

Gambar: Contoh horizon tanah. a) tanah pucuk dan colluvium b) tanah residu dewasa c) tanah residu muda d) batuan lapuk.

Mekanisme transportasi juga memiliki pengaruh besar pada bentuk partikel. Misalnya, penggilingan kecepatan rendah di dasar sungai akan menghasilkan partikel bulat. Partikel colluvium yang baru direkahkan seringkali memiliki bentuk yang sangat bersudut.

Komposisi tanah

Mineralogi tanah

Lanau, pasir, dan kerikil diklasifikasikan berdasarkan ukurannya, dan karenanya dapat terdiri dari berbagai mineral. Karena stabilitas kuarsa dibandingkan dengan mineral batuan lainnya, kuarsa adalah konstituen pasir dan lanau yang paling umum. Mika, dan feldspar adalah mineral umum lainnya yang ada di pasir dan lanau. Konstituen mineral kerikil mungkin lebih mirip dengan batuan induknya.

Mineral lempung yang umum adalah montmorillonit atau smektit, ilit, dan kaolinit atau kaolin. Mineral-mineral ini cenderung terbentuk dalam struktur seperti lembaran atau pelat, dengan panjang biasanya berkisar antara 10−7 m dan 4x10−6 m dan ketebalan biasanya berkisar antara 10−9 m dan 2x10−6 m, dan memiliki luas permukaan spesifik yang relatif besar. . Luas permukaan spesifik (SSA) didefinisikan sebagai rasio luas permukaan partikel dengan massa partikel. Mineral lempung biasanya memiliki luas permukaan spesifik dalam kisaran 10 hingga 1.000 meter persegi per gram padatan. Karena luas permukaan yang besar yang tersedia untuk interaksi kimia, elektrostatik, dan van der Waals, perilaku mekanik mineral lempung sangat sensitif terhadap jumlah cairan pori yang tersedia dan jenis serta jumlah ion terlarut dalam cairan pori.

Mineral tanah sebagian besar dibentuk oleh atom oksigen, silikon, hidrogen, dan aluminium, tersusun dalam berbagai bentuk kristal. Unsur-unsur ini bersama dengan kalsium, natrium, kalium, magnesium, dan karbon membentuk lebih dari 99 persen massa padat tanah.[1]

Distribusi ukuran butir

Tanah terdiri dari campuran partikel dengan ukuran, bentuk, dan mineralogi yang berbeda. Karena ukuran partikel jelas memiliki pengaruh yang signifikan terhadap perilaku tanah, ukuran butir dan distribusi ukuran butir digunakan untuk mengklasifikasikan tanah. Distribusi ukuran butir menggambarkan proporsi relatif partikel dari berbagai ukuran. Ukuran butir sering divisualisasikan dalam grafik distribusi kumulatif yang, misalnya, memplot persentase partikel yang lebih halus dari ukuran tertentu sebagai fungsi ukuran. Ukuran butir median,  50, adalah ukuran yang 50% massa partikelnya terdiri dari partikel yang lebih halus. Perilaku tanah, terutama konduktivitas hidrolik, cenderung didominasi oleh partikel yang lebih kecil, oleh karena itu, istilah "ukuran efektif", dilambangkan dengan  10, didefinisikan sebagai ukuran yang 10% massa partikelnya terdiri dari partikel yang lebih halus.

Pasir dan kerikil yang memiliki berbagai ukuran partikel dengan distribusi ukuran partikel yang halus disebut tanah bergradasi baik. Jika partikel tanah dalam sampel sebagian besar berada dalam kisaran ukuran yang relatif sempit, sampel tersebut bergradasi seragam. Jika sampel tanah memiliki celah yang jelas pada kurva gradasi, misalnya, campuran kerikil dan pasir halus, tanpa pasir kasar, sampel dapat diberi gradasi celah. Tanah bergradasi seragam dan bergradasi celah keduanya dianggap bergradasi buruk. Ada banyak metode untuk mengukur distribusi ukuran partikel. Dua metode tradisional adalah analisis saringan dan analisis hidrometer.

Analisis saringan

Distribusi ukuran partikel kerikil dan pasir biasanya diukur dengan menggunakan analisis saringan. Prosedur formal dijelaskan dalam ASTM D6913-04(2009). Tumpukan saringan dengan lubang berdimensi akurat di antara jaring kabel digunakan untuk memisahkan partikel menjadi wadah ukuran. Volume tanah kering yang diketahui, dengan gumpalan yang dipecah menjadi partikel individu, diletakkan di atas tumpukan saringan yang disusun dari kasar hingga halus. Tumpukan saringan dikocok untuk jangka waktu standar sehingga partikel dipilah ke dalam wadah ukuran. Metode ini bekerja cukup baik untuk partikel dalam kisaran ukuran pasir dan kerikil. Partikel halus cenderung menempel satu sama lain, dan karenanya proses pengayakan bukanlah metode yang efektif. Jika terdapat banyak partikel halus (lanau dan lempung) di dalam tanah, mungkin perlu mengalirkan air melalui saringan untuk membersihkan partikel kasar dan gumpalan.

Gambar: saringan

Berbagai ukuran saringan tersedia. Batas antara pasir dan lanau bersifat arbitrer. Menurut Unified Soil Classification System, saringan #4 (4 bukaan per inci) dengan ukuran bukaan 4,75 mm memisahkan pasir dari kerikil dan saringan #200 dengan bukaan 0,075 mm memisahkan pasir dari lanau dan lempung. Menurut standar Inggris, 0,063 mm adalah batas antara pasir dan lanau, dan 2 mm adalah batas antara pasir dan kerikil.

Analisis hidrometer

Klasifikasi tanah berbutir halus, yaitu tanah yang lebih halus dari pasir, terutama ditentukan oleh batas Atterbergnya, bukan oleh ukuran butirnya. Jika penting untuk menentukan distribusi ukuran butir tanah berbutir halus, uji hidrometer dapat dilakukan. Dalam uji hidrometer, partikel tanah dicampur dengan air dan dikocok untuk menghasilkan suspensi encer di dalam silinder kaca, kemudian silinder didiamkan. Hidrometer digunakan untuk mengukur massa jenis suspensi sebagai fungsi waktu. Partikel tanah liat mungkin membutuhkan waktu beberapa jam untuk mengendap melewati kedalaman pengukuran hidrometer. Partikel pasir mungkin membutuhkan waktu kurang dari satu detik. Hukum Stoke memberikan dasar teoritis untuk menghitung hubungan antara kecepatan sedimentasi dan ukuran partikel. ASTM memberikan prosedur terperinci untuk melakukan uji Hidrometer.

Partikel lempung bisa sangat kecil sehingga tidak pernah mengendap karena tersuspensi oleh gerak Brown, dalam hal ini dapat diklasifikasikan sebagai koloid.

Klasifikasi tanah

Insinyur geoteknik mengklasifikasikan jenis partikel tanah dengan melakukan tes pada sampel tanah yang terganggu (dikeringkan, melewati saringan, dan dicetak ulang). Hal ini memberikan informasi tentang karakteristik butiran tanah itu sendiri. Klasifikasi jenis butiran yang terdapat dalam tanah tidak memperhitungkan efek penting dari struktur atau susunan tanah, istilah yang menggambarkan kekompakan partikel dan pola dalam susunan partikel dalam kerangka pemikul beban serta ukuran pori dan distribusi fluida pori. Ahli geologi teknik juga mengklasifikasikan tanah berdasarkan asal-usul dan sejarah pengendapan.

Klasifikasi butiran tanah

Di AS dan negara lain, Unified Soil Classification System (USCS) sering digunakan untuk klasifikasi tanah. Sistem klasifikasi lainnya termasuk British Standard BS 5930 dan sistem klasifikasi tanah AASHTO.

Klasifikasi pasir dan kerikil

Di USCS, kerikil (diberi simbol G) dan pasir (diberi simbol S) diklasifikasikan menurut distribusi ukuran butirnya. Untuk USCS, kerikil dapat diberi simbol klasifikasi GW (kerikil bergradasi baik), GP (kerikil bergradasi buruk), GM (kerikil dengan banyak lanau), atau GC (kerikil dengan banyak lempung). Demikian juga pasir dapat diklasifikasikan sebagai SW, SP, SM atau SC. Pasir dan kerikil dengan jumlah halus yang kecil tetapi tidak dapat diabaikan (5–12%) dapat diberi klasifikasi ganda seperti SW-SC.

Flownet

Gambar: Jaring aliran rencana untuk memperkirakan aliran air dari sungai ke sumur pembuangan

Hukum Darcy berlaku dalam satu, dua atau tiga dimensi. Dalam dua atau tiga dimensi, rembesan keadaan tunak dijelaskan oleh persamaan Laplace. Program komputer tersedia untuk menyelesaikan persamaan ini. Namun secara tradisional masalah rembesan dua dimensi diselesaikan dengan menggunakan prosedur grafis yang disebut flownet.Satu set garis pada flownet searah dengan aliran air (flow lines), dan set garis lainnya searah dengan head total konstan (garis ekipotensial). Jaring alir dapat digunakan untuk memperkirakan jumlah rembesan di bawah bendungan dan tumpukan lembaran.

Kekuatan rembesan dan erosi

Ketika kecepatan rembesan cukup besar, erosi dapat terjadi karena gaya gesekan yang diberikan pada partikel tanah. Rembesan vertikal ke atas merupakan sumber bahaya di sisi hilir tumpukan lembaran dan di bawah kaki bendungan atau tanggul. Erosi tanah, yang dikenal sebagai "perpipaan tanah", dapat menyebabkan kegagalan struktur dan pembentukan lubang runtuhan. Air yang merembes menghilangkan tanah, mulai dari titik keluar rembesan, dan erosi memajukan peningkatan.  Istilah "sand boil" digunakan untuk menggambarkan penampakan ujung pemakaian pipa tanah yang aktif.

Tekanan rembesan

Rembesan ke arah atas mengurangi tegangan efektif di dalam tanah. Ketika tekanan air pada suatu titik di dalam tanah sama dengan tegangan vertikal total pada titik tersebut, tegangan efektif adalah nol dan tanah tidak memiliki ketahanan gesekan terhadap deformasi. Untuk lapisan permukaan, tegangan efektif vertikal menjadi nol di dalam lapisan ketika gradien hidraulik ke atas sama dengan gradien kritis. Pada tegangan nol efektif tanah memiliki kekuatan yang sangat kecil dan lapisan tanah yang relatif kedap air dapat naik karena tekanan air yang mendasarinya. Hilangnya kekuatan karena rembesan ke atas merupakan kontributor umum kegagalan tanggul. Kondisi tegangan efektif nol yang terkait dengan rembesan ke atas juga disebut likuifaksi, pasir apung, atau kondisi mendidih. Pasir apung dinamai demikian karena partikel tanah bergerak dan tampak 'hidup' (arti alkitabiah dari 'cepat' – bukan 'mati'). (Perhatikan bahwa tidak mungkin 'terhisap' ke dalam pasir isap. Sebaliknya, Anda akan mengapung dengan setengah tubuh Anda keluar dari air.)

Sumber: wikipedia