SKKB1122 Peralatan Ujian Tanah

PERALATAN UJIAN TANAH

 

1.0 PENGENALAN

Tanah terbentuk daripada hasil luluhawa batuan sama ada secara fizikal atau kimia. Luluhawa fizikal  menyebabkan penyepian batuan kepada saiz zarah yang lebih kecil. Agen-agen luluhawa fizikal termasuklah tindakan fros, perubahan suhu, hakisan dan aktiviti tumbuhan, haiwan dan manusia. Luluhawa kimia menyebabkan penguraian bahan-bahan mineral di dalam batuan secara pengoksidaan, penurunan, pengkarbonan dan proses-proses kimia lain. Berdasarkan proses-proses luluhawa batuan ini tanah di bahagikan kepada tiga jenis iaitu tanah organik, tanah baki dan tanah terangkut.

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-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:

i. Untuk mengenal pasti sama ada tapak itu sesuai bagi kerja-kerja yang di cadangkan

ii. Untuk membolehkan satu rekabentuk yang selamat dan ekonomi.

iii. 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.

iv. Untuk menyiasat kejadian atau sebab berlakunya perubahan keadaan sama ada secara semulajadi atau disebabkan oleh perkara lain.

2.0 UJIAN –UJIAN PENYIASATAN TAPAK

Terdapat beberapa kaedah ujian bagi tujuan penyiasatan di tapak. Di antaranya adalah lubang jara, lubang ujian, ujian penusukan piawai, ujian penusukan kon dan ujian galas plet.

2.1 Lubang jara

Lubang jara adalah lubang yang dikorek untuk penyiasatan tapak. Kedalaman lubang jara bergantung kepada keadaan jenis-jenis tanah, jenis – jenis ujian tanah dan kaedah penjaraan. Terdapat beberapa kaedah untuk menghasilkan lubang jara iaitu, gerimit tangan, penjera tukula, gerimit mekanik, penjaraan hasil-hakis, penggerudian putar.

2.2 Ujian Penusukan Kun (CPT)

Ujian penusukan kon merupakan ujian statik yang di gunakan untuk menentukan keupayaan galas dan juga enapan. Ia terdiri daripada satu proba kun 600 dan di tekan masuk ke dalam tanah oleh jek pada kadar 20 mm/s dan daya yang diperlukan untuk menekan kun (qc) tersebut diukur. Geseran ‘sleeve’ memberi satu nilai ukuran lekatan tanah. Nilai rintangan total QT diukur bila tip kun dan geseran ‘sleeve’ dimajukan bersama dan nilai rintangan kun Qc kemudiannya diukur sebagai nilai tip kun sendiri dimajukan. Oleh itu, nilai rintangan geseran tepi Qs di perolehi seperti berikut :

Qs  -  QT   =  QC

2.3 Lubang ujian

Lubang ujian adalah lubang yang digali di dalam tanah sekadar untuk memasukkan tangga. Biasanya kedalaman maksimum dihadkan kepada 4m. Tepian lubang hendaklah diperiksa dengan teliti. Melalui kaedah ini keadaan air tanah dapat ditetapkan dengan tepat sampel tanah tak terganggu diperolehi dengan mudah. Di bawah kedalaman 4m, penjermangan perlu dilakukan dan ini menyebabkan kos pengorekan tinggi.

2.4 Ujian Penusukan piawai (SPT)

Ujian penusukan piawai merupakan ujian dinamik yang digunakan untuk menentukan keupayaan galas bagi pasir dan kerikil. Satu tiub pemisah sampel (split barrel sampler) berdiameter 50mm dimasukan ke dalam tanah pada paras tapak lubang jara dan kemudian ia diketuk masuk sedalam 450mm ke dalam tanah dengan menggunakan tukul seberat 65 kg dan tinggi jatuhan 0.76 m. Bilangan hentaman dicatat untuk tusukan sedalam 300mm. Bilangan hentaman dikenali sebagai N. Dengan menggunakan carta Terzaghi dan Peck nilai N yang diperolehi boleh ditukarkan kepada nilai tekanan galas yang dibenarkan.

2.5 Ujian Galas Plet

Ujian galas plet adalah untuk menentukan kekuatan beban galas tanah dan juga enapan yang berlaku pada tanah. Ia akan lebih sesuai untuk tanah tak jelekit berbanding tanah jelekit. Hal ini kerana tanah jelekit memerlukan masa yang lama untuk pengukuhan sepenuhnya. Biasanya 2 ujian akan dilakukan. Plet dengan saiz yang berbeza tetapi bentuk yang sama digunakan pada tanah berbutiran supaya enapan asas yang dicadangkan boleh diterbitkan daripada hubungan kedua-dua plet.

Beban dikenakan mengikut tambahan (biasanya 1/5 daripada tekanan galas yang dicadangkan) dan dinaikkan sehingga 2 atau 3 kali ganda beban yang dicadangkan. Tambahan selanjutnya hanya dibuat apabila enapan tidak dikesan dalam masa 24 jam yang berikutnya. Ukuran biasanya diambil kepada 0.01 mm dan apabila tidak terdapat titik kegagalan yang nyata, keupayaan galas muktamat diandaikan sebagai tekanan yang menyebabkan enapan bersamaan 20% daripada lebar plet.

3.0 PERALATAN LUBANG JARA

Peralatan lubang jara adalah peralatan yang di gunakan untuk memngambil sampel tanah untuk penyiasatan tapak . Pelbagai jenis-jenis peralatan boleh digunakan untuk mengambil sampel dan jenis-jenis peralatan adalah berbeza penggunaannya. Hal ini kerana, ianya bergantung kepada kedalaman lubang jara tersebut, keadaan jenis-jenis tanah, jenis-jenis ujian tanah dan kaedah penjaraan. Salah satu peralatan yang digunakan adalah Gerimit Tangan.

3.1 Pengenalan Gerimit Tangan

Gerimit tangan atau juga dikenali dengan nama ‘Hand Augering’. Kaedah ini merupakan kaedah konvesional yang digunakan pada zaman dahulu. Gerimit ini ringan dan mudah dibawa ke tapak pembinaan untuk melakukan kajian terhadap tanah di kawasan tersebut. Ketinggian alat tidak melebihi paras dada pengkaji. Kedalaman yang boleh dibuat menggunakan alat gerakan gerimit ialah sekurang daripada 6.0 meter. Gerimit di putar dan di tekan ke dalam tanah dengan menggunakan gagang –T di bahagian atas rod.

Terdapat dua jenis gerimit tangan iaitu gerimit iwan dan gerimit hilks. Gerimit iwan mempunyai diameter 200mm dan manakala gerimit hilks mempunyai diameter lebih kurang 50mm.

Rajah 3.1 Gerimit iwan dan gerimik hiliks

Gerimit tangan biasanya digunakan sekiranya tebing lubang tidak memerlukan sokongan dan juga tidak terdapat butiran tanah bersaiz lebih besar daripada kelikir. Gerimit tangan mesti selali di tarik keluar untuk mengeluarkan tanah. Sampel tak terganggu boleh diperolehi dengan memacu tiub berdiameter kecil di bawah lubang jara.

3.2 Tujuan Gerimit Tangan

Kaedah ini bertujuan untuk mengambil sampel tanah dan dibawa ke makmal bagi menjalankan sesuatu pemeriksaan ke atas tanah yang telah diambil bagi memastikan kawasan pembinaan tersebut adalah sesuai untuk pembinaan. Kaedah ini telah memberikan salah satu konsep berjaga-jaga atau selamat bagi kontraktor yang akan menjalankan pembinaan.

Rajah 3.2 Contoh pemeriksaan yang dilakukan ke atas tanah

Selain itu, ia bertujuan mengkaji kandungan air yang terdapat di dalam lapisan tanah. Mengenal pasti sesuatu kawasan itu layak menanggung beban beban sesuatu pembinaan dan ia juga jauh memenuhi piawaian sesuatu projek (standard) pembinaan dalam peringkat awal. Ia bagi memastikan pada masa kan datang tidak akan berlaku pemendapan air bawah tanah. Hal ini kerana kesan untuk berlakunya kejadian tanah runtuh adalah besar sekiranya tidak melakukan pemeriksaan kandungan air yang terdapat di dalam tanah.

3.3 Huraian Tentang Gerimit Tangan

• Gerekan gerimit digunakan untuk mengetahui tentang tanah yang terdapat di dalam bumi.

• Ia juga boleh mencatat paras air tanah di kawasan tapak pembinaan tersebut

• Cara ini digunakan di tanah-tanah yang kering kontang, sederhana dan basah serta senang di tembusi.

• Bagi tanah kering dan keras, air di perlukan untuk memudahkan pengorekan

• Gerekan gerimit ditekan dan dimasukan ke dalam tanah sehingga sampai ke suatu tahap kedalaman yang tertentu.

• Alat ini tidak boleh digunakan pada tanah yang berpasir

• Tanah jenis rendah kelekatanya dan ini akan menyebabkan tanah itu tidak melekat pada alat tersebut apabila di tarik keluar.

Rajah 3.3 Contoh Gerimit tangan

3.4 Cara penggunaan Gerimit Tangan

3.4.1 Atucara kerja di tapak

i. Tanah dikorek dengan gerimit sedalam 1m.

ii. Tiub contoh disambung pada alat pencontoh.

iii. Alat pencontoh diturunkan sampai ke bawah lubang dan kemudian di tekankan ke dalam tanah.

iv.Selepas tiga contoh tanah tidak terusik dari lubang itu didapati , dapatkan lebih kurang 5 kg tanah sebagai contoh terusik. Simpan contoh tanah terusik dalam beg dan di bawa ke makmal.

Rajah 3.4.1 Contoh Aturcara di tapak

  

3.4.2 Atucara di makmal

1. Acuan berbelah digariskan dan dipasang acuan berbelah pada pengeluar.
a. Contoh tak terusik dikeluarkan dari tiub contoh ke dalam acuan berbelah dan potong kedua-dua hujung tak terusik dekat acuan dengan gergaji kawat.

2. Garis pusat dan panjang contoh diukur tepat pada 0.5mm. Jisim contoh ditimbang tepat dan cari ketumpatan gembur (pb)

3. Cara kerja untuk mendapatkan kandungan

4. Satu tin kandungan lembapan yang bersih dan kering di timbang denagn tepat . Lebih kurang 30 gram tanah dari dari contoh diambil dan diletakkan dalam tin.

5. Tanah basah dan tin ditimbang dan keringkan dalam oven selama 24 jam dan ditimbang sekali lagi.

3.5 Kebaikan Gerimit Tangan

Kebaikan yang dapat dilihat melalui gerimit tangan ini salah satunya adalah peralatan ini mudah untuk dibawa kekawasan tanah yang hendak diuji. Tenaga untuk membawa adalah kecil dan memberi ruang kemudahan kepada sesiapa terutamanya kontraktor kelas rendah untuk menggunakannya untuk membuat rumah kos rendah atau kampung. Selain itu, kebaikannya ialah tidak memerlukan kos yang tinggi untuk mendapatkannya berbanding peralatan-peralatan lain seperti rig penjaraan yang memerlukan unit kuasa yang tinggi.

Seterusnya, tidak memerlukan tenaga buruh yang ramai dalam mengendalikan alat tersebut. Dua orang tenaga buruh sahaja sudah memadai untuk mengendalikan alat gerimit tangan ini. Kebaikan yang jarang di dapati bagi gerimit tangan ini berbanding dengan peralatan untuk menghasilkan lubang jara ini ialah alat yang mudah untuk disimpan kerana tidak memerlukan ruangan yang besardan ianya juga boleh ditukar kepada beberapa jenis mata gerimit mengikut kesesuaian tanah.

Rajah 3.4 Kemudahan menyimpan dan penukaran mata gerimit bagi gerimit tangan.

3.6 Keburukan Gerimit Tangan

Gerimit tangan ini juga mempunyai keburukan yang tersendiri. Hal ini kerana sifatnya yang diperbuat daripada besi mudah mengalami pengaratan sekiranya ia tidak di jaga mahupun disimpan dengan sempurna. Sebagai langkah penjagaan, gerimit ini perlulah dicat apabila terdapat pengaratan. Selain itu, sebagai langkah keselamatan, pengguna yang menggunakan alat ini perlulah memakai sarung tangan kerana karat boleh membawa kesan terhadap kulit. Alat ini mudah berkarat sekiranya cara penyimpanan tidak sempurna.

Selain itu, keburukan yang dapat dilihat dengan jelas adalah kegunaannya pada masa kini adalah tidak bersesuaian. Hal ini kerana, di alam serba moden ini terdapat pelbagai peralatan yang lebih mudah dan cepat telah wujud. Keadaan jenis tanah tertentu sahaja dapat dilakukan turut mengundang kepada keburukan alat tersebut.

4.0 JENIS-JENIS SAMPEL TANAH

Terdapat dua jenis sampel tanah yang boleh diperolehi dari tapak binaan iaitu sampel terganggu dan sampel tak terganggu. Sampel tanah boleh diperohi dari beberapa kaedah pensampelan. Kaedah persampelan tersebut adalah persampelan tiub terbuka, sudu pisah piawaian, tiub dinding nipis dan pensampelan piston.

4.1 Sampel terganggu

Tanah terganggu merupakan tanah yang diambil tanpa mengira keadaan sebenar tanah itu ditapak 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.

4.2 Sampel Tak Terganggu

Sampel tak terganggu merupakan sampel tanah yang diambil dengan keadaan gangguan yang paling minimum bagi mengekalkan keadaan sebenar tapak tersebut. Ia perlu disimpan dalam bekas kedap udara dan penjagaan yang lebih rapi. Biasanya sampel tanah ini digunakan untuk ujian ricih, ujian ketelapan dan ujian pengukuhan.

5.0 KAEDAH –KAEDAH PERSAMPELAN

5.1 Persampelan Tiub Terbuka

Ianya terdiri daripada sebatang tiub keuli yang mempunyai bebenang skru di kedua hujung . Di satu hujung tiub dipasangkan kekasut pemotong sementara di satu hujung lagi dipasangkan kepala pensampelan yang bersambung kepada rod penjara. Injap sehala di kepala persampelan digunakan untuk membenarkan udara dan air keluarapabila tanah memenuhi tiub dan menolong menahan sampel apabila tiub ditarik keluar. Pensampelan boleh dipacu secara dinamik (menggunakan beban jatuh) atau secara statik (menggunakan bicu hidraulik atau mekanik yang dipasang pada ring penjaraan).

Rajah 5.1 Persampelan Tiub Terbuka

5. 2 Sudu Pisah Piawai

Sudu pisah piawai terdiri daripada satu alat pasak kekasut keluli di bahagian bawah, tiub keluli bahagian tengah dan alat pendua dibahagian atas. Tiub keluli mempunyai diameter dalam dan luaran masing-masing ialah 34.93mm dan 50.8mm.

Apabila penjaraan dibuat pada kedalaman yang dikehendaki, alat pengorek atau gerudi dikeluarkan, persampelan Sudu Pisah disambungkan pada rod penggerudian dan kemudian diturunkan semula sehingga ke paras penjaraan. Pensampel dipasak masuk ke dalam tanah oleh hentaman tukul yang dibuat pada sebelah atas rod penggerudi.

Berat tukul adalah 64.4 kg, dan ketinggian kejatuhan tukul tersebut adalah 0.762m. Bilangan hentaman dicatat pada 3 sela dengan setiap sela pada kedalaman 152.4mm. Selepas pasakan dibuat dengan lengkap, pensampelan dikeluarkan dari lubang penjaraan dan kemudian kekasut keluli dan alat pendua ditanggalkan.

Sampel tanah di dalam tiub pisah dikeluarkan dan dibawa ke makmal untuk di analisis.

Rajah 5.2 Sudu Pisah Piawai

5.3 Persampelan Berdinding Nipis

Digunakan untuk tanah yang peka kepada gangguan, misalnya tanah liat lembut dan kelodak plastik. Pensampelan tidak mempunyai kekasut pemotng yang berasingan, sebaliknya hujung bawah tiub itu sendiri merupakan pinggir pemotong . Tiub biasanya boleh dipacu dengan tangan.

Rajah 5.3 Persampelan Berdinding Nipis

Rajah 5.4 Persampelan Tong Pisah

5.4 Persampelan Tong Pisah

Terdiri daripada satu tiub yang dipisahkan secara membujur kepada dua bahagian, iaitu kekasut dan kepala persampelan yang mempunyai liang pelepas udara dibahagian hujung. Kedua-dua bahagian tiub boleh dipisahkan apabila kekasut dan kepala ditanggal untuk mengeluarkan sampel.

5.5 Pensampelan Piston

Pensampelan ini terdiri daripada satu tiub berdinding nipis dengan piston yang dihubungkan ke rod. Rod ini berada di dalam rod penjara geronggong yang melintasi kepala pensampelan . Semasa pensampelan di turunkan ke dalam lubang jara, piston yang terletak dihujung bawah tiub akan terkunci dengan tiub oleh satu alat pengunci di hujung atas rod. Piston akan menghalang air atau tanah yang longgar daripada memasuki tiub. Sampel diperolehi dengan menolak masuk pensampel ke bawah dasar lubang jara, melepasi sebarang tanah terganggu. Piston akan menahan tanah dan tiub ditolak melepasi piston (sehingga kepala pensampel mencapai atas piston). Pensampel kemudianyan ditarik keluar sementara alat pengunci di dalam kepala sampel akan menahan piston di sebelah atas tiub . Ruang vakum di antara piston dengan sampel menolong menyekat tanah di dalam vakum. Kaedah ini sesuai bagi digunakan untuk tanah liat lembut, kelodak dan pasir berkelodak.

                                                             5.5 Pensampelan Piston

6.0 KESIMPULAN

Kesimpulanya, penyelidikan tanah merupakan aspek penting dalam sesebuah projek pembinaan kejuruteraan awam. Ia merupakan satu langkah berjaga-jaga dalam sesebuah projek yang akan di jalankan , ini adalah untuk mengelakkan berlakunya retak didinding, pecah di lantai, mengenap ke dalam tanah dan lain-lain kejadian yang berkemungkinan. Penyelidikan tanah adalah untuk mendapatkan maklumat mengenai keadaan tanah dan membolehkan reka bentuk yang mencukupi dengan mencukupi dapat di sediakan serta mengenal pasti sebarang kesulitan yang akan timbul semasa pembinaan dan cara penyelesaiaanya. Demi keselamatan bangunan dan penghuninya , penyelidikan secara teperinci mestilah dijalankan untuk mengetahui dengan jelas sifat-sifat penting kejadian tanah.

Sebelum sebarang penyelidikan, perancangan pemulaan sesebuah projek boleh dimulakan dengan menggunakan maklumat sedia ada seperti peta geologi, rekod-rekod pelombongan, sesalur kemudahan (kabel bawah tanah), laporan kaji cuaca, paras air tanah, gambar udara maklumat kejuruteraan lain dan pelan kawasan lama perlulah diambil tahu terlebih dahulu bagi memudahkan kajian dilakukan. Oleh itu, pengujian tanah perlu dijalankan untuk mengetahui tentang bentu

7.0 RUJUKAN

1. Modul C 3150 Geosekitaran ,Jabatan Kejuruteraan Awam, Politeknik Sultan Idris Shah

2. Modul C 3009 Geoteknik 1, Jabatan Kejuruteraan Awam, Politeknik Sultan Idris Shah

3. FAKTA DARI INTERNET :

• www.tanah.wikipedia.com.my (29/08/2009-9:00 a.m.)

• www.scibe.gerimit tangancom.my ( 29/08/2009-9:00 a.m.)

• www.penyediaantapak.com.my ( 29/08/2009-9:00 a.m.)

• www.jkrterengganu.com.my ( 29/08/2009-9:00 a.m.)