Modul Soil Mechanics DCA 1143

Prakata Salam sejahtera dan salam perpaduan kepada semua tenaga pengajar Program Teknologi Pembinaan (DVM). Modul ini dibangunkan bertujuan untuk membantu semua tenaga pengajar dalam melaksanakan PdPC. Malah, tujuan modul ini juga untuk membantu dalam penyelarasan dan penyeragaman PdPC. Pembangunan modul ini adalah berpandukan kandungan kursus course outline yang telah dibangunkan oleh Jurulatih Utama Program Teknologi Pembinaan. Untuk makluman, modul-modul yang dibangunkan telah disemak oleh Jurulatih Utama Program Teknologi Pembinaan dan Penyelaras Item untuk tujuan kesahan, kebolehpercayaan serta ketekalan. Kandungan modul adalah seperti berikut iaitu; pengenalan, objektif, nota serta isi berkaitan (ringkas mengikut kompetensi), kesimpulan, latihan/penilaian dan jawapan. Bagi pihak pembangun modul, saya ingin merakamkan setinggisetinggi penghargaan kepada semua yang terlibat secara langsung dan tidak langsung dalam pembangunan modul ini. Sebarang kekurangan dan kelemahan harap dapat diatasi dari masa ke masa. Semoga modul-modul yang dibangunkan ini dapat dimanfaatkan serta membantu semua tenaga pengajar. Sekian, terima kasih Siva Rabindarang. Penyelaras Panel Pembangun Modul Program Teknologi Pembinaan Kolej Vokasional Kementerian Pendidikan Malaysia

Penghargaan Salam sejahtera dan salam perpaduan kepada semua tenaga pengajar Program Teknologi Pembinaan (DVM). Terima kasih kepada pihak BPLTV untuk memberikan kepercayaan dan sokongan dalam pembangunan modul ini. Pembangunan modul ini dilaksanakan merujuk Tatacara Pembangunan Modul Vokasional yang telah dibangunkan. Setinggi-tinggi penghargaan kepada semua pembangun modul daripada Kolej Vokasional seluruh Malaysia. KURSUS KOD NAMA PENSYARAH Soil Mechanics DCA 1143 Nurul Qayuum Farahin Binti Saidi (K) Rini Firda Hidayati Binti Syaiful Nor Angsiza Binti Mohd Fitriani Binti Abdul Hamid Construction Safety and Health DCA 1022 Mohd Shahir Bin Zahari (K) Nurazilla Binti Ahmad Bohari Wan Nuursufila Binti Salleh Computer Aided Drawing (CAD) DCA 1233 Siti Nabilah Binti Mohd Sarlan (K) Rozianah Binti Hinnasir Hafizah Binti Khosran Alwani Binti Adnan Construction Survey DCA 1153 Sapiah Binti Rahman (K) Aida Norlela Binti Mohamad Siva Rabindarang Building Materials Technology DCA 1013 Mohd Fairus Bin Johari (K) Atikah Binti Nasaha Noor Fazlina Binti Abdul Aziz Setinggi penghargaan juga kepada Ketua JU Puan Alwani binti Adnan serta panel yang menyemak modul untuk tujuan kesahan serta ketekalan modul yang dibangunkan iaitu Pn. Norashikin binti Daud, Pn. Sharinah binti Che Amdan dan En. Adnan Mat Abu. Usaha murni dan sokongan semua pembangun serta penyemak modul amat dihargai. Terima kasih.

Perancangan Kursus

NAMA KURSUS : SOIL MECHANICS KOD KURSUS : DCA 1143 NAMA PENULIS : 1)NURUL QAYUUM FARAHIN BINTI SAIDI 2)RINI FIRDA HIDAYATI BINTI SYAIFUL 3)NOR ANGSIZA BINTI MOHD 4)FITRIANI BINTI ABDUL HAMID

2 | D C A 1 1 4 3 SENARAI ISI KANDUNGAN MODUL 1.0 SOIL CHARACTERISTIC AND COMPOSITION .......................................6 PENGENALAN................................................................................................6 OBJEKTIF.......................................................................................................6 NOTA PENERANGAN ....................................................................................7 1.1 KITARAN BATUAN DAN ASAL USUL PEMBENTUKAN TANAH.......7 1.1.1 Batu Igneus .....................................................................................8 1.1.2 Batuan Endapan..............................................................................8 1.1.3 Batuan Metamorfosis.......................................................................9 1.1.4 Jenis Tanah...................................................................................10 1.2 SISTEM PENGELASAN TANAH......................................................13 1.2.1 Malaysian Standard ...................................................................15 1.2.2 British Standard .........................................................................16 1.2.3 ASTM – American Society for Testing and Materials .................19 1.2.4 AASHTO – American Association of State Highway and Transportation Officials ..........................................................................20 1.2.5 USCS – Unified Soil Classification System....................................21 KESIMPULAN ...............................................................................................22 LATIHAN / PENILAIAN..................................................................................23 JAWAPAN.....................................................................................................25 2.0 SOIL INVESTIGATION............................................................................27 PENGENALAN..............................................................................................27 OBJEKTIF.....................................................................................................27 NOTA PENERANGAN ..................................................................................28 2.1 TUJUAN PENYIASATAN TANAH ....................................................28

3 | D C A 1 1 4 3 2.2 PENYIASATAN AWALAN TAPAK (PRELIMINARY INVESTIGATION STAGE) .....................................................................................................28 2.3 PERSAMPELAN (TYPE OF SAMPLE).............................................29 2.3.1 Disturbed Sample (Sampel Terganggu).....................................29 2.3.2 Undisturbed Sample (Sampel Tak Terganggu) ..........................30 2.4 PENEROKAAN TANAH (SOIL EXPLORATION)..............................30 2.5 UJIAN TANAH (TESTING)...............................................................31 2.5.1 Particle Sizes Distribution..............................................................31 2.5.2 Plasticity of soil : Atterberg limit .....................................................41 2.5.3 Boring and In-Situ Testing .............................................................49 2.5.4 JKR Probe.....................................................................................54 2.5.5 Mackintosh Probe..........................................................................55 2.5.6 Standard Penetration Test (SPT)...................................................61 2.5.6 Cone Penetration Test (CPT).....................................................63 2.5.7 Auger and Core boring...............................................................65 2.5.8 California Bearing Ratio Test (CBR)...........................................68 KESIMPULAN ...............................................................................................70 LATIHAN / PENILAIAN PENGUKUHAN........................................................71 SKEMA JAWAPAN .......................................................................................72 3.0 SAMPLING AND SAMPLE DISTURBANCE............................................74 PENGENALAN..............................................................................................74 OBJEKTIF.....................................................................................................74 NOTA PENERANGAN ..................................................................................75 3.1 PENGENALAN KEPADA SAMPEL TERGANGGU ..........................75 3.1.1 Gangguan tanah ........................................................................75 3.2 PENGELASAN SAMPEL TANAH (MALAYSIAN STANDARD).........76 3.3 UJIAN KELEMBAPAN......................................................................77

4 | D C A 1 1 4 3 3.2.1 Hubungan Fasa Tanah..................................................................77 3.2.2 Hubungan Tiga Fasa .....................................................................78 3.2.3 Hubungan Dua Fasa .....................................................................84 3.4 TEKANAN TANAH (SOIL STRESS).................................................88 3.4.1 Tekanan Tanah Aktif dan Pasif ..................................................89 3.4.2 Tekanan Aktif.............................................................................89 3.4.3 Tekanan Pasif............................................................................91 3.5 KEBOLEHTELAPAN (PERMEABILITY) ...........................................91 3.5.1 Constant Head ..............................................................................92 3.5.2 Falling Head ..................................................................................93 KESIMPULAN ...............................................................................................93 LATIHAN / PENILAIAN..................................................................................94 JAWAPAN.....................................................................................................96 4.0 UNDISTURBED SAMPLING TECHNIQUES ...........................................98 PENGENALAN..............................................................................................98 OBJEKTIF.....................................................................................................98 NOTA PENERANGAN ..................................................................................99 4.1 PENGENALAN TERHADAP SAMPEL TAK TERGANGGU..............99 4.2 PIT DAN TRENCH .........................................................................100 4.3 DRIVER SAMPLERS (SAMPEL PEMACU)....................................101 4.3.1 Open Drive Sampler (Sampel Tiub Terbuka) ...........................101 4.3.2 Piston Drive Sampler (Sampel Tiub Piston) .............................102 4.4 ROTARY SAMPLERS (SAMPEL PENGGERUDIAN BERPUTAR) 103 4.5 SAND SAMPLING (PENSAMPELAN PASIR) ................................104 4.5.1 Kaedah Pengambilan Pasir .........................................................106 4.5.2 Cara ‘Stockpile’ Pasir ..................................................................108 4.6 SAMPLER SELECTION (PEMILIHAN PENSAMPEL) ....................108

5 | D C A 1 1 4 3 4.6.1 Teknik Pengambilan Contoh Tanah .........................................109 4.6.2 Ujian Mengikut Jenis Tanah.....................................................111 KESIMPULAN .............................................................................................112 LATIHAN / PENILAIAN................................................................................113 JAWAPAN...................................................................................................115 5.0 SOIL COMPACTION.............................................................................117 PENGENALAN............................................................................................117 OBJEKTIF...................................................................................................117 NOTA PENERANGAN ................................................................................118 5.1 PRINSIP DAN TUJUAN PEMADATAN...........................................118 5.2 UJIAN PEMADATAN DI MAKMAL .................................................119 5.2.1 Ujian Proctor Piawai ....................................................................120 5.2.2 Ujian Proctor Ubahsuai................................................................123 5.3 PEMADATAN DI TAPAK................................................................124 5.3.1 Jentera atau Loji Pemadatan ...................................................124 5.3.2 Spesifikasi dalam kerja pemadatan..........................................127 5.3.3 Field Density Test (FDT)..........................................................128 5.4 PENGENALAN KEPADA TEKNIK TERKINI BAGI KERJA PEMADATAN TANAH .............................................................................131 5.4.1 Vibroflotation............................................................................131 5.4.2 Dynamic Compaction...............................................................133 5.4.3 Blasting....................................................................................134 KESIMPULAN .............................................................................................136 LATIHAN / PENILAIAN................................................................................137 JAWAPAN...................................................................................................139

6 | D C A 1 1 4 3 1.0 SOIL CHARACTERISTIC AND COMPOSITION PENGENALAN Kajian terhadap jenis dan sifat tanah amat penting kerana jenis dan sifat tanah mempengaruhi kekuatan tanah dalam pelbagai keadaan. Penentuan jenis dan sifat tanah boleh dilakukan melalui ujian-ujian di makmal. Walaubagaimanapun, jenis dan sifat tanah juga boleh ditentukan melalui pemerhatian ataupun sentuhan. Malahan, terdapat beberapa sistem pengelasan tanah yang boleh dirujuk sebagai standard untuk menentukan jenis serta sifat tanah yang dikaji. Tanah terdiri daripada komposisi (butiran mineral, serpihan batu dan sebagainya) dengan air dan udara dalam lompang antara komposisi tersebut. Kandungan air dan udara mudah berubah melalui perubahan keadaan dan lokasi di mana tanah boleh kering sempurna (tidak mempunyai kandungan air) atau tepu sepenuhnya (tidak mempunyai kandungan udara) atau sebahagiannya tepu (dengan udara dan air). Walaupun saiz dan bentuk kandungan pepejal (berbutir) jarang berubah pada titik tertentu, ia boleh berbeza-beza dari satu titik ke titik. Pertama sekali, pertimbangkan tanah sebagai bahan kejuruteraan - ia bukan bahan pepejal yang koheren seperti keluli dan konkrit, tetapi merupakan bahan zarah. Adalah penting untuk memahami kepentingan saiz zarah, bentuk dan komposisi, dan struktur dalaman tanah atau fabrik. OBJEKTIF Objektif kompetensi ini adalah: 1) Mengenalpasti proses kitaran batuan serta asal usul pembentukan tanah. 2) Menyenaraikan dan mengenalpasti sistem pengelasan tanah mengikut standard.

7 | D C A 1 1 4 3 NOTA PENERANGAN 1.1 KITARAN BATUAN DAN ASAL USUL PEMBENTUKAN TANAH Batuan boleh dibahagikan kepada tiga jenis, iaitu batuan igneus, batuan endapan dan batuan metamorfosis. Proses pembentukan batuan serta kitaran batuan bagi setiap unsur batuan adalah seperti Rajah 1 dan Rajah 2 di bawah. Rajah 1 : Proses pembentukan batuan Rajah 2 : Kitaran batuan

8 | D C A 1 1 4 3 1.1.1 Batu Igneus Batuan igneus merupakan batuan yang terbentuk sama ada pada permukaan bumi ataupun di bawah permukaan bumi melalui penyejukan magma yang melimpah keluar atau terperangkap di bawah kerak bumi. Batuan Igneus yang terbentuk pada permukaan bumi disebut batuan igneus ekstrusif. Manakala batuan yang terbentuk di bawah permukaan bumi disebut batuan igneus intrusif atau batuan plutonik. Terdapat dua jenis pembekuan magma yang membentuk batuan igneus iaitu granitik (asid) dan basaltik (bes). Granitik membentuk batuan plutonik (seperti granite dan rhyolite) dan basaltik membentuk batuan volkanik (seperti basalt dan gabbro). Beberapa contoh batuan igneus yang terdapat di Malaysia seperti granite (Tampin, Negeri Sembilan dan Kuala Lumpur), rhyolite (Lanchang, Pahang), basalt (Segamat, Johor dan Kuantan, Pahang) dan gabbro (Wakaf Tapai, Terengganu). 1.1.2 Batuan Endapan Batuan endapan terbentuk apabila sebarang jenis batuan yang telah mengalami penguraian oleh ejen luluhawa, kemudian diangkut dan diendap semula menjadi padat serta tersimen kukuh hingga menjadi jenis batuan yang baru. Biasanya agen penyimen ini terdiri daripada besi oksida, kalsit, dolomit dan kuartz. Batuan yang terbentuk oleh kesan agen-agen ini dikenali sebagai batuan endapan detrital. Contoh-contoh batuan endapan detrital ini seperti batu konglomerate, bressia, batu pasir, batu lumpur dan batu syal. Batuan endapan juga boleh terbentuk oleh proses kimia. Batuan jenis ini diklasifikasikan sebagai batuan endapan kimia. Contoh-contoh batuan ini seperti batu kapur (limestone), kapur (chalk), dolomit, gypsum dan anhidrit. Batu kapur sebahagiannya mengandungi kalsium karbonat yang berasal dari endapan kalsit yang diperolehi sama ada dari organisma atau proses bahan bukan organik. Dolomit pula terdiri daripada kalsium magnesium karbonat [CaMg(CO3)]. Ia dibentuk sama ada oleh endapan kimia bercampur karbonat atau oleh tindakbalas magnesium dalam air dengan batu kapur. Manakala gypsum dan anhidrit pula hasil dari mendakan larutan kalsium Sulfat (CaSO4) disebabkan oleh penyejatan air laut.

9 | D C A 1 1 4 3 Beberapa contoh batuan endapan yang terdapat di Malaysia seperti batu pasir (Panti, Johor), syal (Batu Arang, Selangor), batu lumpur (Kg. Laloh, Kelantan) dan batu kapur (Langkawi, Kedah). 1.1.3 Batuan Metamorfosis Metamorfisma merupakan proses penukaran komposisi dan tekstur batuan oleh haba dan tekanan. Batuan metamorfosis terbentuk daripada batuan igneus atau batuan endapan yang telah mengalami metamorfisma sama ada tindakan haba tinggi atau gabungan haba dan tekanan tinggi dan menyebabkan komposisi dan tekstur batuan tesebut menghablur semula serta mengubahkannya menjadi batuan yang baru. Contoh-contoh batuan metamorfosis seperti gneisses, slates, phyllites, schist, marmar dan quartzit. Gneisses berasal dari granit, diorit dan gabbro melalui kesan metamorfisma gred tinggi. Syal dan batu lumpur berubah menjadi slates dan phyllites melalui kesan metamorfisma gred rendah. Marmar dibentuk dari kalsit dan dolomit melalui proses penghabluran semula. Kuartzit merupakan batuan metamorfosis yang terbentuk dari quartz dan batu pasir di mana silika masuk ke dalam ruang lompang di antara kuartz dan butiran pasir dimana ia bertindak sebagai agen penyimen (cementing agent) dan seterusnya membentuk kuartzit. Kuartzit merupakan salah satu jenis batu yang paling keras. Beberapa contoh batuan metamorfosis di Malaysia seperti slates (Sg. Aring, Kelantan), phyllite (Lebuhraya Timur-Barat), schist (Mersing, Johor), marmar (Langkawi, Kedah) dan kuartzit (Genting Sempah, Selangor). Rajah 3 : Jenis batuan

10 | D C A 1 1 4 3 1.1.4 Jenis Tanah Jenis-jenis tanah boleh dikenalpasti melalui ciri-ciri seperti kumpulan, sifat dan saiz zarahnya seperi dalam Jadual 1 di bawah. Jadual 1 : Kumpulan, Jenis Saiz dan Contoh Tanah Kumpulan Jenis Tanah Saiz Tanah (mm) Contoh Tanah Butir kasar Tanah tak jeleket 0.06 -2.0 Pasir 2.0 -60 Kelikir Butir halus Tanah jeleket <0.002 Tanah liat 0.002-0.06 Kelodak Organik Tanah organik < 0.002 Tanah gambut Tanah kelikir dan pasir tergolong dalam tanah berbutir kasar manakala tanah liat dan kelodak pula merupakan tanah berbutir halus. Batuan dasar dikategorikan sebagai batuan dan bukan tanah kerana saiz zarah batuan dasar lebih besar daripada saiz zarah kelikir. Tanah berbutir kasar seperti kelikir dan pasir merupakan serpihan batu yang diangkut oleh ejen luluhawa seperti air, angin dan lain-lain. Tindakan agen luluhawa telah menukarkan bentuk tanah ini menjadi bulat. Kelikir yang haus sedikit demi sedikit pula akan berubah bentuk menjadi bersegi. Kandungan bahan utama kelikir ialah kuarza. Pasir pula terdiri daripada silica dan kuarza. Ciri-ciri bagi pasir kasar menyerupai kelikir kerana kedua-duanya terbentuk daripada bahan yang sama. Bentuk tanah berpasir ialah bersegi. Tanah berbutir halus seperti tanah liat dan tanah organik berbentuk leper dan menghampiri bentuk prisma. 1.1.5 Jenis – jenis tanah Terdapat tiga jenis tanah iaitu: a) Tanah jeleket b) Tanah tak jeleket c) Tanah organic

11 | D C A 1 1 4 3 a) Tanah Jeleket Tanah jeleket terdiri daripada zarah-zarah halus berbentuk leper dan mempunyai daya jeleketan yang tinggi. Dalam keadaan basah, zarah tanah ini akan melekat antara satu sama lain disebabkan daya jeleketan tersebut. Tanah jeleketan mempunyai kebolehtelapan yang rendah dan berkeupayaan unyuk menyimpan air lebih lama. Dalam keadaan kering pula tanah jeleket membentuk zarah pepejal yang keras. Contoh tanah jeleket ialah tanah liat dan kelodak. i) Tanah Liat Tanah liat terdiri daripada zarah-zarah tanah jeleket yang saiznya kurang daripada 0.002 mm. Zarah tanah liat berbentuk prisma dan permukaan yang licin dan berminyak. Tanah liat akan mengembang apabila diresapi air. Dalam keadaan basah, apabila tanah mencapai tahap tertentu, tanah liat akan berubah kepada sifat plastik. Hal ini menyebabkan tanah liat mudah dibentuk, tetapi dalam keadaan kering tanah ini sangat keras dan tidak meninggalkan debu apabila digosok dengan jari. Saiz tanah liat terlalu kecil menyebabkan kebolehtelapan dan resapannya menjadi sangat rendah. ii) Kelodak Kelodak mempunyai saiz zarah antara 0.002 mm hingga 0.06 mm. Saiz zarah tanah kelodak lebih besar daripada saiz zarah tanah liat, menghampiri bentuk bulat dan mempuanyai sifat keplastikan yang rendah berbanding tanah liat. Dalam keadaan kering, kelodak menjadi rapuh dan meninggalkan kesan debu apabila digosok dengan jari. Oleh sebab saiz zarah kelodak lebih besar dan ikatan antara zarahnya lemah, kelodak mempunyai kejeleketan yang rendah, kebolehtelapan air yang tinggi dan tidak boleh menyimpan air. b) Tanah Tak Jeleket Tanah tak jeleket mempunyai zarah berbentuk bulat, bersegi atau prisma. Tekstur tanah ini keras dan kasar manakala ikatan antara zarahnya longgar. Kestabilannya bergantung pada geseran antara zarahnya yang longgar.

12 | D C A 1 1 4 3 Kestabilan bergantung pada geseran antara zarah. Tanah ini mempunyai kebolehtelapan yang tinggi dan sekiranya hujan, air akan meresap antara zarah tanah dengan cepat. Tanah tak jelejet tidak berkeupayaan untuk menyimpan air. Contoh tanah tak jeleket ialah pasir dan kelikir. i) Pasir Pasir mempunyai saiz zarah antara 0.06 mm hingga 2.0 mm dan biasanya kuarza dan feldspar. ii) Kelikir Kelikir merupakan ketulan batu yang mengandungi kuarza, feldspar dan bahan mineral lain. Saiz kelikir ialah antara 2 mm – 60 mm. Batu ini mempunyai permukaan yang kasar. Jadual 2 : Perbandingan Jenis Tanah Jeleket dan Tak Jeleket Tanah Jeleket (tanah berbutir halus) Tanah Tak Jeleket (Tanah berbutir kasar) Nisbah lompang tinggi Nisbah lompang rendah Terdapat jeleketan antara zarah Tiada jeleketan antara zarah Tiada geseran antara zarah Terdapat geseran antara zarah Bersifat plastik Tidak bersifat plastik Mudah mampat Tidak mudah mampat Berlaku enapan pada kadar perlahan dalam jangka masa yang lama Berlaku enapan serta merta apabila dikenakan beban Hampir tidak boleh telap air Boleh telap air c) Tanah Organik Tanah organik terbentuk hasil daripada proses pereputan bahan organik, sisa tumbuhan dan organisma yang mereput. Tanah ini juga terhasil daripada pembentukan humus akibat tindakan bakteria dan kulat yang mereputkan sisa organik. Tanah organik mempunyai ketumpatan dan keupayaan galas yang rendah kerana ikatan zarahnya longgar dan rapuh tetapi keupayaan menyimpan air dengan kandungan lembapan yang terlalu tinggi. Tanah ini juga mempunyai

13 | D C A 1 1 4 3 had plastik dan cecair yang tinggi, berasid, lembut dan mudah mampat. Tanah organik tidak sesuai menjadi penyokong beban kerana sifatnya yang lembut dan mudah mampat. Contoh tanah organik ialah tanah gambut. i) Tanah Gambut Tanah gambut terdiri daripada timbunan bahan organik seperti gentian. Ia tidak sesuai digunakan untuk menyokong binaan kerana tidak stabil serta mempunyai daya ikatan dan daya geseran yang rendah. Keadaan tanahnya pula berserat dan mempunyai kebolehmampatan yang tinggi. 1.2 SISTEM PENGELASAN TANAH Menurut Piawaian British (British Standard-BS) 892, tanah didefinisikan sebagai sebarang enapan lembut atau longgar yang wujud secara semula jadi dan menghasilkan kerak bumi. Tanah juga terbentuk hasil daripada proses luluhawa sama ada disebabkan oleh batu-batan yang runtuh atau tumbuhtumbuhan yang reput. Tanah terbentuk daripada pelbagai bahan seperti kelikir, pasir, kelodak, tanah liat atau campuran bahan-bahan tersebut. Umumnya, tanah dikelaskan mengikut sifat dan ciri-cirinya. Oleh itu, satu sistem pengelasan yang piawai diwujudkan untuk menerangkan tentang tanah. Pengelasan tanah ialah pengasingan tanah kepada kelas atau kumpulan yang masing-masing mempunyai ciri-ciri yang sama dan berkelakuan yang berpotensi serupa. Pengelasan untuk tujuan kejuruteraan hendaklah berdasarkan terutamanya pada sifat mekanikal, contohnya, kebolehtelapan, kekakuan dan kekuatan. Tujuan pengengelasan tanah adalah untuk mendapatkan gambaran satu contoh tanah yang konsisten atau tetap dan diterima pakai di peringkat antarabangsa. Selain itu, pengelasan tanah juga dilakukan untuk memudahkan perbincangan dan pertukaran maklumat mengenai tanah yang sama. Maklumat ini penting untuk asas keputusan sesuatu ujian atau kajian dalam penyelesaian sesuatu masalah kejuruteraan. Tanah dapat dikelaskan

14 | D C A 1 1 4 3 dengan lebih teliti merujuk kepada asal-usul geologi, kandungan zarah tanah, perhubungan fasa, saiz zarah dan keplastikannya. Merujuk kepada Jadual 3 Pengelasan Piawaian British BS 5930, tanah boleh dikelaskan kepada beberapa kumpulan dan subkumpulan tertentu. Jadual itu menunjukkan nama dan simbol setiap kumpulan tanah. Terdapat beberapa huruf yang digunakan untuk menerangkan tanah mengikut kumpulannya. Melalui pengelasan tanah kita menentukan sama ada tanah tersebut adalah tanah liat berpasir atau sebaliknya. Dalam kod amalan penyiasatan tapak BS 5930: 1981, sistem pengkelasan saiz zarah adalah seperti ditunjukkan dalam Jadual 1 di bawah. Jadual 3 : Jadual Sistem Pengkelasan Saiz Zarah (BS 5390: 1981) Jenis Tanah Saiz Julat (mm) Batu Tongkol Batu Bundar - - > 200 60 – 200 Kerikil Kasar Sederhana halus 20 – 60 6 – 20 2 – 6 Pasir Kasar Sederhana halus 0.6 – 2 0.2 - 0.6 0.06 – 0.2 Kelodak Kasar Sederhana halus 0.02 – 0.06 0.006 – 0.02 0.002 – 0.006 Tanah Liat - < 0.002

15 | D C A 1 1 4 3 1.2.1 Malaysian Standard Jadual 4 : Malaysian soil classification systems (MSCS) for peat (Adapted from Zulkifley et al. 2013) Jadual 4 di atas merujuk kepada jenis tanah yang dikenalpasti mengikut standard dan Malaysia memiliki kepelbagaian tanah yang diklasifikasikan sebagai tanah gambut. Kebanyakan tanah gambut di Malaysia merujuk kepada Malaysian Soil Classification Systems (MSCS) dalam mengenal pasti ciri dan sifat-sifat tanah gambut tersebut. (Bujang, 2004) menyatakan bahawa kategorikategori ini ialah gambut berserabut (>66% gentian), hemik (33-66% serat) dan Saprik (<33% serat). Bujang (2004) mengulangi bahawa dalam mekanik tanah konvensional, tanah adalah bahan yang mengandungi zarah-zarah tetapi sampel tanah secara keseluruhannya boleh mengandungi tiga fasa (fasa pepejal, cecair dan gas). Dalam hal gambut, fasa pepejal tambahan terdiri daripada dua komponen iaitu organik jirim dan bahan bumi bukan organik. Bujang (2004) seterusnya mengesyorkan kemasukan parameter indeks penting seperti kandungan air, had cecair, graviti tentu dan berat unit sebagai tambahan kepada klasifikasi MSCS. Perkaitan tingkah laku daripada gambut dengan parameter ini akan membantu jurutera untuk mengenalpasti sifat-sifat tanah gambut.

16 | D C A 1 1 4 3 1.2.2 British Standard Jadual 5 : Pengelasan Piawaian British BS 5930 JENIS KUMPULAN TANAH DAN CIRI-CIRINYA SP Pasir bergred buruk CS Tanah liat berpasir CSL Tanah Liat berpasir berkeplastikan rendah MISO Kelodak berpasir organic berkeplastikan pertengahan

17 | D C A 1 1 4 3 Jadual 6 : Sistem Pengelasan Piawaian British BS 5930 Untuk tujuan mengelaskan tanah, jadual Sistem Pengelasan British harus digunakan bersama dengan Carta Keplastikan, Indeks keplastikan dan Had cecair sesuatu tanah digunakan untuk mengenalpasti jenis tanah. Sebagai contoh, dengan merujuk kepada Carta Keplastikan, tanah yang mempunyai Indeks keplastikan bersamaan 40% dan had cecairnya ialah 60% dikelaskan sebagai CH iaitu tanah liat dengan keplastikan tinggi. Maksudnya, tanah yang menghasilkan titik dibahagian atas Garisan-A dalam Carta

18 | D C A 1 1 4 3 Keplastikan, dikelaskan sebagai tanah liat, sebaliknya tanah yang menghasilkan titik dibawah garisan-A dikelaskan sebagai kelodak. Hubungan antara indeks keplastikan dengan had cecair ditunjukkan dalam Rajah 4 di bawah. Rajah 4 : Carta keplastikan - Piawaian British (BS 5930 : 1981) Di mana, CL = Tanah liat yang mempunyai keplastikan rendah CH = Tanah liat yang mempunyai keplastikan tinggi ML = Tanah kelodak yang mempunyai keplastikan rendah MH = Tanah kelodak yang mempunyai keplastikan tinggi OL = Tanah organik yang mempunyai keplastikan rendah OH = Tanah organik yang mempunyai keplastikan tinggi Setiap simbol tanah diberi 2 huruf, iaitu imbuhan awalan yang menandakan sifat-sifat kejuruteraan tanah. Sebagai contoh, katakan tanah berzarah kasar bergred baik dengan 5-12% bahan-bahan halus yang melepasi ayak BS 63 µm boleh diberi simbol duaan seperti GW-GM. Simbol dua-duaan diberi apabila tanah mengandungi 5-12% bahan-bahan halus atau apabila Indeks Keplastikan dan Had Cecair (LL) tanah berada diatas Garisan-A dan nilai Indeks Keplastikan (PI) lebih besar daripada 4 dan lebih jauh dari 7 (4<PI<7).

19 | D C A 1 1 4 3 1.2.3 ASTM – American Society for Testing and Materials ASTM International, dahulunya dikenali sebagai American Society for Testing and Materials, ialah organisasi piawaian antarabangsa yang membangunkan dan menerbitkan piawaian teknikal konsensus sukarela untuk pelbagai jenis bahan, produk, sistem dan perkhidmatan. Jadual 7 : Unified Soil Classification System (ASTM, 2011) Jadual 8 : ASTM terminology for soils (Standard D 2488)

20 | D C A 1 1 4 3 1.2.4 AASHTO – American Association of State Highway and Transportation Officials Persatuan Pegawai Lebuhraya dan Pengangkutan Negeri Amerika (AASHTO) ialah badan penetapan piawaian yang menerbitkan spesifikasi, protokol ujian dan garis panduan yang digunakan dalam reka bentuk dan pembinaan lebuh raya di seluruh Amerika Syarikat. Walaupun namanya, persatuan itu bukan sahaja mewakili lebuh raya tetapi udara, kereta api, air, dan pengangkutan awam juga. Walaupun AASHTO menetapkan piawaian dan dasar pengangkutan untuk Amerika Syarikat secara keseluruhan, AASHTO bukanlah agensi kerajaan persekutuan sebaliknya ia adalah pertubuhan negeri sendiri. Dasar AASHTO bukanlah undang-undang atau dasar persekutuan, sebaliknya merupakan cara untuk menyelaraskan undang-undang dan dasar negeri dalam bidang pengangkutan. Jadual 9 : AASHTO Classification System

21 | D C A 1 1 4 3 1.2.5 USCS – Unified Soil Classification System Sistem Pengelasan Tanah Bersepadu (USCS) ialah sistem pengelasan tanah yang digunakan dalam kejuruteraan dan geologi untuk menerangkan tekstur dan saiz butiran tanah. Sistem pengelasan ini boleh digunakan pada kebanyakan bahan yang tidak disatukan, dan diwakili oleh simbol dua huruf. Setiap huruf diterangkan seperti di Jadual 10 bawah: Jadual 10 : Sistem pengelasan melalui huruf Jika tanah mempunyai 5–12% berat halus yang melepasi ayak 200 (5% < P200 < 12%), kedua-dua taburan saiz butiran dan keplastikan mempunyai kesan yang ketara ke atas sifat kejuruteraan tanah, dan dua tatatanda boleh digunakan untuk simbol kumpulan. Sebagai contoh, GW-GM sepadan dengan "kerikil yang digredkan dengan baik dengan kelodak." Jika tanah mempunyai lebih daripada 15% berat yang dikekalkan pada ayak 4 (R4 > 15%), terdapat sejumlah besar kerikil, dan akhiran "dengan kerikil" boleh ditambah pada nama kumpulan, tetapi simbol kumpulan tidak berubah. Sebagai contoh, SP-SM boleh merujuk kepada "PASIR bergred buruk dengan kelodak" atau "PASIR bergred buruk dengan kelodak dan kerikil."

22 | D C A 1 1 4 3 Jadual 11 : Unified Soil Classification System KESIMPULAN Berdasarkan objektif bagi kompetensi ini, para pelajar diharapkan agar dapat mengenalpasti proses kitaran batuan serta mampu menyatakan asal usul bagi pembentukan tanah. Malahan, para pelajar mampu menyenaraikan dan membezakan standard yang digunakan bagi membuat pengelasan tanah sebelum melaksanakan ujian-ujian ke atas tanah.

23 | D C A 1 1 4 3 LATIHAN / PENILAIAN 1) Terdapat 3 jenis batuan iaitu batuan igneus, batuan endapan dan batuan metamorphosis. Terangkan cara pembentukan batuan igneus. …………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………… 2) Zarah-zarah halus berbentuk leper dan mempunyai daya jeleketan yang tinggi adalah Tanah Jeleket. Nyatakan ciri-ciri tanah tersebut. …………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………… 3) Huraikan definisi tanah menurut Piawaian British (British Standard-BS) 892 …………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………… 4) Tanah gambut di Malaysia merujuk kepada Malaysian Soil Classification Systems (MSCS) dalam mengenal pasti ciri dan sifat-sifat tanah tersebut. Senaraikan kategori bagi tanah gambut tersebut. …………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………

24 | D C A 1 1 4 3 5) Nyatakan 5 jenis sistem pengelasan tanah yang dijadikan panduan piawaian bagi mengenalpasti jenis tanah dan ciri-cirinya. …………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………

25 | D C A 1 1 4 3 JAWAPAN 1) Terdapat 3 jenis batuan iaitu batuan igneus, batuan endapan dan batuan metamorphosis. Terangkan cara pembentukan batuan igneus. - Terbentuk daripada proses penyejukan dan pembekuan magma atau lava yang mengalir keluar dari lapisan mantel. 2) Zarah-zarah halus berbentuk leper dan mempunyai daya jeleketan yang tinggi adalah Tanah Jeleket. Nyatakan ciri-ciri tanah tersebut. - Tanah Jeleket terdiri daripada zarah-zarah halus berbentuk leper dan mempunyai daya jeleketan yang tinggi. Dalam keadaan basah, zarah tanah ini akan melekat antara satu sama lain disebabkan daya jeleketan tersebut. Ia juga mempunyai kebolehtelapan yang rendah dan berkeupayaan untuk menyimpan air yang lebih lama. Dalam keadaan kering pula tanah jeleket membentuk zarah pepejal yang keras. 3) Huraikan definisi tanah menurut Piawaian British (British Standard-BS) 892. - Tanah didefinisikan sebagai sebarang enapan lembut atau longgar yang wujud secara semula jadi dan menghasilkan kerak bumi. Tanah juga terbentuk hasil daripada proses lilihawa, sama ada disebabkan oleh batu-batan yang runtuh atau tumbuh-tumbuhan yang reput. 4) Tanah gambut di Malaysia merujuk kepada Malaysian Soil Classification Systems (MSCS) dalam mengenal pasti ciri dan sifat-sifat tanah tersebut. Senaraikan kategori bagi tanah gambut tersebut. - Gambut berserabut (>66% gentian), Hemik (33-66%) dan Saprik (<33% serat)

26 | D C A 1 1 4 3 5) Nyatakan 5 jenis sistem pengelasan tanah yang dijadikan panduan piawaian bagi mengenalpasti jenis tanah dan ciri-cirinya. - Malaysian Standard, British Standard, American Society for Testing and Materials (ASTM), American Association of State Highway and Transportation Officials (AASHTO), Unified Soil Classification System (USCS)

27 | D C A 1 1 4 3 2.0 SOIL INVESTIGATION PENGENALAN Penyiasatan Tanah atau penyiasatan geoteknik ialah prosedur yang menentukan stratigrafi (kajian batuan) dan sifat fizikal tanah yang berkaitan dengan tapak tersebut. Ini dilakukan untuk memastikan substruktur ini dalam keadaan selamat dan kukuh bagi menampung sesebuah bangunan yang dibina. Tambahan, kerja penyiasatan tanah dilaksanakan bagi mendapatkan maklumat berkaitan asas tanah bagi kesesuaian struktur yang bakal dibina serta membuat kerja-kerja penambahbaikan sekiranya terdapat potensi kemalangan atau bahaya di kawasan yang dikaji sebelum pembinaan bangunan dilakukan. Beberapa siri penyiasatan dilakukan terhadap kawasan tanah sebelum proses pembinaan diteruskan. Setiap penyiasatan merangkumi pelbagai ujian yang memerlukan sample tanah daripada tapak pembinaan dan dibawa terus kepada makmal penyiasatan tanah yang dilengkapi dengan alatan pengujian. Namun, terdapat juga penyiasatan yang dilakukan terus di kawasan tapak pembinaan tanpa perlu membawa sample ke makmal penyiasatan tanah. OBJEKTIF Objektif kompetensi ini adalah: 1) Menyatakan tujuan penyiasatan tapak atau kajian tanah dilakukan. 2) Menyatakan matlamat penyiasatan awal tapak dilaksanakan sebelum projek pembinaan dilakukan. 3) Mengenalpasti jenis persampelan yang dilakukan ditapak bina. 4) Menyatakan kepentingan penerokaan tanah bagi kerja pembinaan. 5) Mengenalpasti ujian-ujian yang perlu dilakukan bagi menentukan keadaan tanah di tapak pembinaan.

28 | D C A 1 1 4 3 NOTA PENERANGAN 2.1 TUJUAN PENYIASATAN TANAH Penyiasatan tapak merupakan sebahagian daripada kerja pemeriksaan tanah yang amat penting dalam bidang kejuruteraan geoteknik. Kerja-kerja penyiasatan tapak ini merangkumi peninjauan, pemerhatian, pengujian in-situ, pengambilan sampel dan penentuan profil tanah. Kerja-kerja ini amat perlu bagi tujuan rekabentuk asas dan kerja pembinaan kerana tanah mempunyai sifat tidak homogen, elastik atau isotropik dan jenis tanah juga berubah dengan ketara pada lapisan kedalaman 50 m hingga 30 m dari permukaan tanah. Dalam BS 5930 telah menyenaraikan tujuan penyiasatan tapak di antaranya adalah seperti berikut: a) Untuk mengenal pasti sama ada tapak itu sesuai bagi kerja yang dicadangkan. b) Untuk membolehkan satu rekabentuk yang selamat dan ekonomi. c) Untuk meramal dan mengambil langkah yang sesuai bagi mengatasi sebarang kerumitan yang mungkin timbul semasa pembinaan yang disebabkan oleh keadaan tanah dan keadaan tempatan yang lain. d) Untuk menyiasat kejadian atau sebab berlakunya perubahan keadaan sama ada secara semula jadi atau disebabkan oleh perkara lain. 2.2 PENYIASATAN AWALAN TAPAK (PRELIMINARY INVESTIGATION STAGE) Antara matlamat mengapa penyiasatan awalan tapak dijalankan adalah untuk: i. Mendapat maklumat secara umum tentang keadaan profil permukaan lapisan tanah di tapak bina. ii. Bilangan pengujian bagi menentukan secara kasar strata permukaan tanah mestilah mencukupi agar penyiasatan tapak yang lebih terperinci boleh dirancangkan. iii. Kenalpasti secara kasar strata dan pengerudian dapat dikenalpasti.

29 | D C A 1 1 4 3 Bagi mencapai matlamat di atas terdapat dua ujian yang biasa dijalankan iaitu ujian duga dan eksplorasi lubang ujian. Ujian-ujian ini juga dijalankan semasa peringkat penyiasatan terperinci. 2.3 PERSAMPELAN (TYPE OF SAMPLE) Persampelan dibuat supaya ciri-ciri tanah dan batu boleh diperihalkan dan persampelan juga dibuat untuk tujuan ujian-ujian dijalankan dimakmal. Ujian-ujian dimakmal boleh dibahagikan kepada beberapa kategori: ● Pengelasan ● Pemadatan ● Kekuatan ● Kimia ● Parameter Rekabentuk Kejuruteraan Sampel yang diambil, samada untuk perihalan atau ujian, mestilah mewakili tanah di mana tapak yang dikaji. Ia mestilah cukup banyak untuk menerangkan keadaan saiz zarah, fabrik serta rekahan dan keretakan. Gangguan keadaan asal hendaklah diminimumkan. Secara amnya terdapat dua jenis persampelan: ● Sampel Terganggu ● Sampel Tak Terganggu 2.3.1 Disturbed Sample (Sampel Terganggu) Tanah terganggu merupakan tanah yang diambil tanpa mengira keadaan sebenar tanah itu di tapak binaan. Biasanya tanah ini digunakan untuk tujuan pengkelasan dan ketumpatan tanah. Ianya disimpan di dalam bekas yang kedap udara untuk mengelakkan dari berlakunya pemeluwapan dan perubahan warna. Sampel terganggu yang digunakan terutamanya untuk tujuan ujian pengelasan tanah, pengelasan pandang dan ujian pemadatan, boleh dikorek daripada lubang ujian dan diperoleh daripada alat yang dipasang kepada pemacu lubang jara misalnya, daripada gerimit dan pemotong tanah liat.

30 | D C A 1 1 4 3 Tanah yang diambil daripada kelompang menggunakan penggerudian tukul didapati kekurangan bahan halus dan tidak sesuai dugunakan sebagai sampel terganggu. Sampel yang masih mengekalkan kandungan airnya mestilah disimpan di dalam bekas kedap udara, tak mengkakis, semua bekas hendaklah diisi penuh untuk mengelakkan terwujudnya ruang udara di atas sampel. Semua sampel harus dilabel dengan jelas untuk menunjukkan nama projek, tarikh, lokasi, nombor lubang jara, kedalaman dan kaedah persampelan: selain daripada itu, setiap sampel harus diberi nombor siri. Pengawasan yang rapi diperlukan semasa mengelola, mengangkut dan menyimpan sampel (terutamanya sampel tak terganggu) sebelum diuji. 2.3.2 Undisturbed Sample (Sampel Tak Terganggu) Sampel tak terganggu merupakan sampel tanah yang diambil dengan keadaan gangguan yang paling minimum bagi mengekalkan keadaan sebenar tapak tersebut. Ianya diperlukan untuk kekuatan ricih dan pengukuhan diperoleh menggunakan teknik yang bertujuan mengekalkan strutur di situ dan kandungan air tanah. Ia perlu simpan dalam bekas kedap udara dan penjagaan yang lebih rapi. Biasanya sampel tanah ini digunakan untuk ujian ricih, ujian ketelapan dan ujian pengukuhan. 2.4 PENEROKAAN TANAH (SOIL EXPLORATION) Penerokaan tanah terdiri daripada menentukan profil mendapan tanah semula jadi di tapak, menganbil sampel tanah dan menentukan sifat kejuruteraan tanah menggunakan ujian di makmal serta kaedah ujian in-situ. Perancangan penyiasatan tanah di tapak binaan memerlukan makulmat yang berguna untuk menentukan kos dan usaha yang minimum dalam menambahbaik keadaan tanah bagi mengukuhkan tapak sebelum pembinaan dilakukan.

31 | D C A 1 1 4 3 Bagi memastikan perancangan penyiasatan berjalan lancar, jurutera tanah bertanggungjawab dalam menentukan langkah-langkah berikut: i. Mengetahui sepenuhnya jenis maklumat yang diperlukan daripada penyiasatan. ii. Berpengetahuan berkenaan jenis, saiz dan kepentingan tapak bina. iii. Penyediaan pelan susun atur ujian yang diperlukan bagi projek pembinaan. iv. Penyediaan kedalaman dan kekerapan persampelan yang diperlukan. v. Pemilihan peralatan penggerudian dan pensampelan yang betul yang diperlukan bagi pembinaan projek. vi. Pemilihan pekerja mahir untuk menyelia penyiasatan tapak. vii. Menanda pelan susun atur sekiranya berlaku penambahan penyiasatan tanah yang diperlukan. viii. Penyediaan garis panduan untuk melakukan ujian makmal sample yang dikumpulkan di tapak bina. 2.5 UJIAN TANAH (TESTING) 2.5.1 Particle Sizes Distribution Dalam analisis saiz zarah terdapat dua (2) ujian yang dilakukan iaitu ujian pengayakan bagi sampel tanah berbutiran kasar dan ujian pengenapan bagi sampel tanah berbutiran halus. Ujian pengayakan terdiri daripada dua (2) jenis ujian iaitu ujian pengayakan basah dan ujian pengayakan kering. Terdapat dua (2) kaedah bagi ujian pengenapan iaitu ujian hidrometer dan ujian pipet. Teori analisis ujian pengenapan adalah berdasarkan pengenapan sedimen menurut hukum Stoke. Butiran berbentuk sfera terenap dalam air pada kadar yang berlainan bergantung kepada saiz sfera. Halaju enapan tamatan zarah tanah yang berbentuk sfera dinyatakan oleh hukum Stoke sebagai;

32 | D C A 1 1 4 3 (2.1) Di mana, = Halaju enapan tamatan zarah = Ketumpatan zarah tanah = Ketumpatan air = Kelikatan dinamik air D = Diameter zarah tanah 2.5.1.1 Pengayakan basah Sampel tanah yang telah diketahui jisimnya (biasanya 200 gram) dimasukkan ke dalam ayak bersaiz 63 mikron dan kemudian dibasuh dengan air sehingga bersih agar tanah yang tertahan pada ayak hanya tanah berbutiran kasar sahaja. Sampel tanah yang tertahan pada ayak dikeringkan untuk tujuan pengayakan kering dan sampel yang telus pada ayak tersebut digunakan untuk analisis pengenapan. 2.5.1.2 Pengayakan kering Sampel tanah kering yang diketahui jisimnya, dimasukkan ke dalam satu siri susunan ayak. Jisim yang tertahan pada setiap ayak dicatat dan dikira untuk mendapatkan peratus telus. Data-data yang diperolehi dilakarkan di atas kertas graf semilog bagi peratus telus melawan saiz ayak seperti Rajah 2.1. Rajah 2.1 : Analysis ayakan

33 | D C A 1 1 4 3 Daripada graf semi log peratus telus melawan saiz ayak, nilai pekali keseragaman dan pekali kelengkungan boleh ditentukan melalui formula seperti berikut: Pekali Keseragaman, Cu = (2.2) Pekali Kelengkungan, Cc = (2.3) Di mana, D10 = Saiz ayak untuk sampel 10 % telus D30 = Saiz ayak untuk sampel 30 % telus D60 = Saiz ayak untuk sampel 60 % telus Daripada parameter Cu dan Cc kedudukan gred sampel tanah boleh ditentukan. Kerikil dikatakan bergred baik apabila nilai Cu mesti lebih daripada 4 dan nilai Cc di antara 1 hingga 3. Manakala pasir dikatakan bergred baik apabila nilai Cu mesti lebih daripada 6 dan nilai Cc di antara 1 hingga 3. Sekiranya salah satu nilai Cu dan Cc tidak masuk dalam julat yang ditetapkan maka sampel tersebut dikatakan mempunyai gred tidak baik. CONTOH 1 Satu analisis ayakan dilakukan ke atas sampel tanah dan keputusan adalah seperti dalam Jadual 2.1. Tentukan nilai Cu dan Cc dan jenis gred bagi sampel tanah. Jadual 2.1 : Keputusan analisis ayakan Saiz Ayak (mm) Jisim Tertahan (g) 5.0 2.36 1.18 0.6 0.3 0.212 0.15 0.063 Panci 11 18 24 21 41 32 16 22 20

34 | D C A 1 1 4 3 PENYELESAIAN Daripada data-data yang diberi, peratus telus bagi setiap saiz ayak ditentukan seperti Jadual 2.2: Jadual 2.2 : Kiraan Peratus Telus Saiz Ayak (mm) Jisim Tertahan (g) Jisim Telus (g) Peratus Ketelusan 5.0 2.36 1.18 0.6 0.3 0.212 0.15 0.063 Panci 11 18 24 21 41 32 16 22 20 205 – 11 = 194 194 – 18 = 176 176 – 24 = 152 152 – 21 = 131 131 – 41 = 90 90 – 32 = 58 58 – 16 = 42 42 – 22 = 20 20 – 20 = 0 (194/205)100 = 95 (176/205)100 = 86 (152/205)100 = 74 (131/205)100 = 64 (90/205)100 = 44 (58/205)100 = 28 (42/205)100 = 20 (20/205)100 = 10 (0/205)100 = 0 = 205 Daripada keputusan Jadual 2.2, satu graf diplotkan pada kertas graf semi-log seperti dalam Rajah 2.2. Melalui graf ini jenis tanah dan grednya boleh ditentukan.

35 | D C A 1 1 4 3 Rajah 2.2 : Graf analisis ayakan

36 | D C A 1 1 4 3 Dari graf semi-log (Rajah 2.2), keputusan adalah seperti berikut: % Tanah Pasir = % Telus Ayak saiz 2.35mm - % Telus Ayak Saiz 0.06 mm = 83 % – 10 % = 73 % > 50% (Tanah Pasir) D10 = 0.63, D30 = 0.22, D60 = 0.52 Oleh itu, Pekali Keseragaman, Cu = = = 8.25 > 6 Pekali Kelengkungan, Cc = = = 1.5 (1 < Cu < 3) Oleh itu, sampel tanah adalah tanah pasir bergred baik. 2.5.1.3 Ujian Pipet Ujian pipet digunakan untuk menentukan peratus tanah berbutiran halus. Dalam kaedah ini air basuhan yang mengandungi zarah-zarah halus (Mb) dicampurkan dengan air suling sehingga isipadunya menjadi 500 ml dan direndamkan di dalam air pada suhu malar seperti yang ditunjukkan di dalam Rajah 2.3. Apabila ampaian mencapai suhu yang sama dengan suhu air terendam, ia hendaklah dikeluarkan dan digoncang untuk menyerakkan zarah-zarah. Seterusnya ia dimasukkan semula ke dalam air rendaman dan masa permulaan dicatatkan oleh jam randik.

37 | D C A 1 1 4 3 Selepas sela masa t (iaitu 3 – 4 minit, bergantung pada graviti tentu sampel) 10 ml ampaian diambil dengan menggunakan pipet pada kedalaman 100 mm dari permukaan air. Kemudian jisim pepejal di dalam sampel ditentukan (MD). Pembetulan hendaklah dibuat terhadap jisim yang dihasilkan oleh agen penyerak (natrium heksametafosfat) di dalam ampaian. Pembetulan ini dibuat dengan mengambil larutan agen penyerak secara berasingan dan diuji pada masa dan dengan cara yang sama. Prosedur keseluruhannya diulang semula selepas 40-50 minit dan sekali lagi selepas 6-7 jam. Rajah 2.3 : Ujian Pipet Mengikut hukum Stoke, halaju zarah, diberi oleh persamaan = KD2 K (2.4) = pemalar

38 | D C A 1 1 4 3 Selepas masa t1, semua zarah yang berukuran tertentu, iaitu D1 akan terenap dari permukaan ke kedalaman 100 mm. Zarah-zarah yang lebih besar daripada saiz D1, akan tenggelam ke bawah dari tanda 100 mm. Oleh itu, halaju zarah yang berukuran D1 dapat dikira dengan membahagikan jarak 100 mm dengan masa t1, maka = = D1 2 = D1 = (2.5) Dengan ini, saiz butiran maksimum, D1 dapat dikira apabila nilai-nilai h, t1 dan K telah diketahui. Semua saiz zarah yang lebih kecil daripada, D1 akan tinggal di dalam ampaian pada kedalaman tersebut. Peratus saiz zarah yang lebih kecil daripada D1 di dalam larutan asal dapat dikira seperti yang berikut: (2.6) Nilai-nilai D2 dan D3 dapat diketahui selepas masa t2 dan t3. Semua nilai ini boleh diplotkan pada carta pengagihan saiz untuk bahagian kelodak dan tanah liat.

39 | D C A 1 1 4 3 2.5.1.4 Ujian Hidrometer Dalam kaedah hidrometer, 1000 ml ampaian zarah halus disediakan seperti mana dalam kaedah ujian pipet dan graviti tentu ampaian pada kedalaman h diukur pada selang masa tertentu, penggunaan hidrometer seperti Rajah 2.4. Hidrometer akan memberi bacaan terus untuk graviti tentu ampaian. Biasanya pada hidrometer nilai 1 dikeluarkan dari bacaan graviti tentu dan titik perpuluhan diambil 3 tempat ke arah kanan, iaitu bacaan 12 pada hidrometer bermakna graviti tentu ampaian adalah 1.012. Rajah 2.4 : Alat Hidrometer Anggap unit adalah dalam gram dan mililiter, maka = 1. Pada ampaian asal 1000 ml : Dalam ujian hidrometer, kita perlu mengetahui perkara-perkara berikut:

40 | D C A 1 1 4 3 Berat pepejal = Ws Isipadu pepejal, Vs = Isipadu air, Vw = 1000 - Berat air, Ww = 1000 - Bacaan hidrometer perlu diambil selepas ½, 1,2,4,8,15 dan 30 minit, 1, 2 dan 4 jam dan kemudian 1 atau 2 kali setiap hari. Pembetulan mestilah dilakukan untuk perubahan suhu dan pertambahan agen serakan.

41 | D C A 1 1 4 3 2.5.2 Plasticity of soil : Atterberg limit Tanah berbutiran halus seperti tanah liat dan tanah kelodak mempunyai ciri keplastikan dan berkaitan rapat dengan kandungan air. Pada awal tahun 1900an seorang ahli sains Sweden bernama Atterberg telah menjumpai satu kaedah untuk menerangkan konsistensi tanah berbutiran halus dengan perubahan kandungan lembapan. Pada kandungan lembapan yang sangat rendah tanah lebih berkelakuan pepejal dan bila kandungan lembapan yang sangat tinggi ia bersifat cecair. Oleh itu pada asasnya kelakuan tanah boleh dibahagikan kepada empat peringkat bergantung kepada kandungan lembapan iaitu pepejal, separa pepejal, plastik dan cecair. Perubahan dari setiap peringkat fasa tersebut dinamakan had kecutan, had plastik dan had cecair seperti Rajah 2.5. Had-had ini dikenali sebagai had Atterberg atau had konsistensi. Had Atterberg ini amat penting untuk menentukan keplastikan tanah dalam pengkelasan tanah. Rajah 2.5 : Perubahan peringkat fasa Had-had Atterberg 2.5.2.1 Had Cecair (LL) Had cecair ialah kandungan air minimum bagi tanah yang boleh mengalir dengan beratnya sendiri. Had cecair boleh ditentukan melalui dua kaedah ujian iaitu kaedah Casagrande dan kaedah tusukan kon.

42 | D C A 1 1 4 3 2.5.2.1 (a) Kaedah Casagrande Tanah dikeringkan pada suhu bilik dan digaul dengan teliti dan sekurangkurangnya 200 g daripadanya diayak dengan ayak saiz 0.425 mm. Tanah ini diletakkan di atas kepingan kaca dan dicampurkan dengan air suling. Tanah basah dimasukkan ke dalam mangkuk casagrande (Rajah 2.6) sehingga separuh penuh dan pemukaannya diratakan. Satu lurah 2 mm dibuat di atas permukaan tanah tadi dengan menggunakan alat pelurah. Rajah 2.6 : Alat Ujian Had Cecair Kaedah Casagrande Pemegang radas itu dipusingkan selaju 2 pusingan per saat. Ini akan menggerakkan sesondol yang akan menyebabkan mangkuk terangkat setinggi 10 mm dan kemudian jatuh ke atas tapak getah. Bilangan ketukan yang diperlukan untuk menutup luruh sepanjang 13 mm dicatatkan dan sebahagian daripada tanah yang diuji diambil untuk menentukan kandungan lembapan. Ujian ini diulangi, biasanya tiga atau empat kali dengan menggunakan air yang lebih sedikit bagi setiap ujian. Untuk mendapat had cecair, kandungan lembapan diplotkan pada graf semi-log. Nilai had cecair diambil pada nilai kandungan lembapan untuk 25 hentaman.

43 | D C A 1 1 4 3 2.5.2.1 (b) Kaedah Tusukan Kun Satu sampel tanah yang telah dikeringkan di dalam ketuhar dan diayak dengan ayak 0.425 mm dicampur dengan air suling sehingga menjadi ketekalan kaku. Kemudian sebahagian daripada sampel tersebut dimasukkan ke dalam mangkuk meter tusuk (penetrometer) dan dipotong searas dengan bahagian atas mangkuk. Kun meter tusuk diketatkan setelah bahagian hujung kun bersentuhan dengan permukaan tanah (Rajah 2.7). Pengetat dilepaskan dan kun dibiarkan menusuk tanah selama 5 saat. Jumlah penusukan ditunjukkan oleh bacaan meter. Penusukan ini diulang beberapa kali sehingga bacaan tusukan menjadi sama dan bacaan ini dicatatkan. Pada keadaan ini, kandungan lembapan tanah di dalam mangkuk akan ditentukan. Prosedur yang sama diulangi semula setelah sedikit air suling ditambah kepada tanah. Dengan ini, satu hubungan antara kandungan lembapan dengan penusukan dapat diplotkan. Satu garisan dapat dilukis melalui titik-titik tersebut dan kandungan lembapan ketika penusukan 20 mm diambil sebagai had cecair. Rajah 2.7 : Alat Tusukan Kun

44 | D C A 1 1 4 3 2.5.2.2 Had Plastik (PL) Had plastik ialah kandungan air minimum bagi tanah yang boleh diuli kepada diameter 3 mm tanpa terlerai. Had plastik boleh ditentukan dengan mengambil sampel tanah kering lebih kurang 20 g, yang telah diayak dengan ayak saiz 0.425 mm, dicampurkan dengan air suling dan diadunkan sehingga membentuk sebiji bebola. Bebola tanah ini digelek dengan tangan di atas permukaan kaca dengan tekanan yang mencukupi untuk membentuk bebenang. Apabila diameter bebenang tersebut menjadi 3 mm, tanah tersebut diuli semula dan kemudian digelek sekali lagi. Proses ini diteruskan sehingga bebenang tersebut pecah ketika diameter 3 mm. Pada ketika ini, kandungan lembapan akan ditentukan. Prosedur ini hendaklah dijalankan dua kali untuk memperoleh nilai purata bagi kandungan lembapan. Kandungan lembapan ini dikira sebagai had plastik sampel tanah tersebut. 2.5.2.3 Had Kecutan (SL) Had kecutan ialah kandungan air maksimum bagi tanah yang mengalami kehilangan air seterusnya tidak mengakibatkan pengurangan isipadu tanah. Terdapat dua (2) kaedah untuk menentukan had kecutan iaitu kaedah linear dan kaedah isipadu. 2.5.2.3 (a) Kaedah Kecutan Linear Sampel tanah lebih kurang 150 g yang melepasi ayak saiz 0.425 mm dicampurkan dengan air suling sehingga membentuk satu campuran yang homogen. Kuantiti air semasa campuran adalah kandungan air pada had cecair. Kemudian sampel dimasukkan ke dalam acuan separa bulatan (acuan had kecutan) yang mempunyai ukuran panjang 140 mm dan berjejari 12.5 mm. Langkah berjaga-jaga diperlukan supaya tidak ada udara terperangkap dalam sampel. Sampel tanah dibiarkan kering pada suhu 60 oC sehingga kelihatan jelas berlaku kecutan dalam acuan dan pengeringan diteruskan pada suhu 105 oC sehingga pengecutan lengkap. Kemudian sampel dibiarkan sejuk dan panjang sampel tanah diukur. Peratus kecutan linear diberi seperti di bawah: Had Kecutan, SL = 1 - X 100 (2.7)

45 | D C A 1 1 4 3 2.5.2.3 (b) Kaedah Kecutan Isipadu Had Kecutan, SL = wi - (2.8) Di mana, wi = Kandungan lembapan awal semasa sampel tanah dimasukkan ke dalam cakra had kecutan. = Perubahan kandungan lembapan iaitu antara kandungan lembapan awal dan kandungan lembapan pada had kecutan. Walau bagaimanapun, wi = x 100 (2.9) Di mana, m1 = Jisim awal sebelum dimasukkan dalam ketuhar M2 = Jisim selepas dikeringkan dalam ketuhar Juga, = x 100 (2.10) Di mana, Vi = Isipadu awal sampel tanah basah. Vf = Isipadu sampel tanah selepas dikeringkan dalam ketuhar 2.5.2.4 Indeks Keplastikan (PI) Indeks keplastikan merupakan julat kandungan air bagi tanah bersifat plastik dan ditandakan dengan simbol PI. PI = Had Cecair (LL) – Had Plastik (PL) (2.11)