inputsapliza.weebly.com/uploads/3/7/9/8/37987037/unit4.doc · web viewsampel tanah yang tertahan...
TRANSCRIPT
CIRI ASAS TANAH C3008/4/1
Di akhir unit ini pelajar dapat menganalisa saiz zarah tanah
dengan kaedah ujian ayakan basah dan kering.
Di akhir unit ini, pelajar akan dapat :
1. membezakan kaedah ayakan basah dan kaedah ayakan
kering.
2. memplot lengkungan agihan saiz zarah (lengkung
penggredan) dengan tepat.
3. mengenalpasti ciri-ciri lengkung penggredan seragam,
tidak seragam, baik dan tidak baik dengan tepat.
4. mengira pekali keseragaman (CU) dan pekali
kelengkungan (CC) dengan tepat.
5. menerangkan ujian hidrometer dan pipet dengan jelas.
CIRI ASAS TANAH C3008/4/2
4.0 Pengenalan
Pengelasan tanah adalah penting dalam kejuruteraan geoteknik. 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 4.1.
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
Jadual 4.1 : Jadual Sistem Pengkelasan Saiz Zarah (BS 5390 : 1981)
CIRI ASAS TANAH C3008/4/3
4.1 Analisis Saiz Zarah
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;
(4.1)
Di mana, = Halaju enapan tamatan zarah
= Ketumpatan zarah tanah
= Ketumpatan air
= Kelikatan dinamik air
D = Diameter zarah tanah
4.1.1 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.
4.1.2 Pengayakan Kering
CIRI ASAS TANAH C3008/4/4
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 4.1.
Rajah 4.1 : Analisis Ayakan
Daripada graf semi log peratus telus melawan saiz ayak, nilai pekali keseragaman
dan pekali kelengkungan boleh ditentukan melalui formula seperti berikut :-
Pekali Keseragaman, Cu = (4.2)
% Telus
Saiz Ayak (Semi log)
Tanah Seragam
Gred Baik
Gred Tak Baik
CIRI ASAS TANAH C3008/4/5
Pekali Kelengkungan, Cc =
(4.3)
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 4.1
Satu analisis ayakan dilakukan ke atas sampel tanah dan keputusan adalah seperti
dalam jadual 4.1. Tentukan nilai Cu dan Cc dan jenis gred bagi sampel tanah.
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
Jadual 4.1 : Keputusan Analisis Ayakan
CIRI ASAS TANAH C3008/4/6
Penyelesaian
Daripada data-data yang diberi, peratus telus bagi setiap saiz ayak ditentukan
seperti jadual 4.2 :-
Saiz Ayak (mm) Jisim Tertahan (g) Jisim Telus (g) % Telus
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
Jadual 4.2 : Kiraan Peratus Telus
Daripada keputusan jadual 4.2, satu graf diplotkan pada kertas graf semi-log
seperti dalam rajah 4.1. Melalui graf ini jenis tanah dan grednya boleh ditentukan.
CIRI ASAS TANAH C3008/4/7
CIRI ASAS TANAH C3008/4/8
Rajah 4.1 : Graf analisis ayakan
CIRI ASAS TANAH C3008/4/9
Dari graf semi-log (rajah 4,1), 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.
CIRI ASAS TANAH C3008/4/10
4.1.3 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 4.2.
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.
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 4.2 : Ujian Pipet
CIRI ASAS TANAH C3008/4/11
Mengikut hukum Stoke, halaju zarah, diberi oleh persamaan
= KD2
K (4.4)
= pemalar.
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
=
=
D12 =
D1 = (4.5)
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 :
Jisim pepejal per ml pada kedalaman 100 mm selepas masa t1
N = Jisim pepejal per ml di dalam larutan asal
= x 100 %
(4.6)
CIRI ASAS TANAH C3008/4/12
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.
4.1.4 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 4.3. 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 4.3 : Alat Hidrometer
Kedalaman h
ampaian
Pusat IsipaduHidrometer
CIRI ASAS TANAH C3008/4/13
Anggap unit adalah dalam gram dan mililiter, maka = 1.
Pada ampaian asal 1000 ml : Dalam ujian hidrometer, kita perlu mengetahui
perkara-perkara berikut:-
Berat pepejal = Ws
Isipadu pepejal, Vs =
Isipadu air, Vw = 1000 -
Berat air, Ww = 1000 -
Ketumpatan ampaian awal, =
=
Ketumpatan ampaian pada kedalaman h selepas masa t1
=
Peratus zarahan kurang daripada
saiz D1 dalam ampaian asal , N1 = x
di mana
S = Graviti tentu ampaian
R = Bacaan pada hidrometer
= ( S – 1 ) 1000
tetapi,
N1 =
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.
CIRI ASAS TANAH C3008/4/14
Pembetulan mestilah dilakukan untuk perubahan suhu dan pertambahan agen
serakan.
CIRI ASAS TANAH C3008/4/15
Uji kefahaman anda dengan soalan di bawah. Jika ada masalah sila berbincang
dengan pensyarah anda.
Soalan 1
Terangkan prosedur untuk melakukan analisis ayakan basah dan ayakan kering.
Soalan 2
Anda telah berjaya menjalankan ujian ayakan tanah berbutiran di makmal dan
data berikut diperolehi daripada analisis ayakan tersebut.
Saiz Ayakan (mm) Jisim Tertahan (g)
37.5 020.0 5910.0 385.0 332.36 271.18 300.6 220.3 150.212 170.15 160.063 9Panci 11
Anda dikehendaki untuk menentukan perkara-perkara berikut :-
i. Lukiskan lengkungan agihan saiz zarah
ii. Tentukan pekali keseragaman (CU) dan
pekali kelengkungan (CC)
iii. Buat kesimpulan bagi gred tanah
tersebut.
Soalan 3
CIRI ASAS TANAH C3008/4/16
Terangkan perbezaan di antara ujian hidrometer dan ujian pipet.
Jawapan 1
Rujuk bahagian 4.1.1 dan 4.1.2
Jawapan 2
(a)
(b) Daripada graf :
Peratus Kerikil = 60 % > 50%
D10 = 0.18 D30 = 0.95 D60 = 7.5
Cu = D60/D10 = 7.5/0.18 = 41.67
Cc = (D30)2/(D10D60) = (0.95)2(0.18x7.5) = 0.67
CIRI ASAS TANAH C3008/4/17
(c) Cu > 4 dan Cc < 1
Oleh itu, tanah tersebut adalah kerikil gred tak baik (GP)
Jawapan 3
Rujuk 4.1.3 dan 4.1.4
CIRI ASAS TANAH C3008/4/18
Ujikan kefahaman anda berkenaan dengan pelajaran dalam unit ini dengan
menjawab soalan-soalan berikut.
Soalan 1
Nyatakan jenis-jenis ujian yang terdapat dalam analisis saiz zarah.
Soalan 2
Apakah perbezaan di antara analisis ayakan basah dan ayakan kering.
Soalan 3
Data di bawah diperolehi dari satu ujian ayakan ke atas dua sampel tanah.
Lakarkan agihan zarah dan klasifikasikan sampel-sampel tersebut.
Saiz Ayak % TelusSampel A Sampel B
63 mm
20mm
6.3 mm
2 mm
600 m
212 m
63 m
0.020 mm
0.006 mm
0.002 mm
100
75
66
60
55
45
34
22
15
8
100
95
84
68
42
CIRI ASAS TANAH C3008/4/19
Soalan 4
Apakah yang dimaksudkan dengan analisis pengenapan. Terangkann dua jenis
ujian pengenapan berikut:-
a. Ujian hidrometer
b. Ujian pipet.
Tahniah
Anda boleh meneruskan unit seterusnya
Encik betul tak jawapan saya ni?. Saya yakin jawapan ini betul
Bagus juga jawapan budak ni.
CIRI ASAS TANAH C3008/4/20
Jawapan 1
Rujuk 4.1
Jawapan 2
Rujuk bahagian 4.1.1 dan 4.1.2
Jawapan 3
Merujuk kepada rajah 4.5 :
Tanah A : Tanah berbutiran kasar dan bergred baik.
Tanah B : Tanah jenis kelodak bertanah liat.
Jawapan 4
Rujuk bahagian 4.1.3 dan 4.1.4
CIRI ASAS TANAH C3008/4/21
Tanah A
Tanah B
CIRI ASAS TANAH C3008/4/22
Rajah 4.5