KEKUATAN RICIH TANAH
C3008/19/1
Di akhir pembelajaran pembelajaran , pelajar dapat menerangkan beberapa jenis ujian untuk menentukan parameter kekuatan ricih tanah .
Di akhir unit ini, pelajar akan dapat : 1. menyatakan menyatakan
jenis–jenis jenis–jenis ujian untuk untuk menentukan menentukan parameter parameter kekuatan kekuatan
ricih. 2. menerangkan menerangkan ujian ujian kotak kotak ricih ricih dan menentukan menentukan paramete parameterr kekuatan kekuatan ricih ricih tanah. 3. menera menerangk ngkan an tiga tiga keadaa keadaan n ujia ujian n tiga tiga paks paksi. i. 4. merena merenangk ngkan an ujian ujian mampat mampatan an tak terku terkurun rung. g.
KEKUATAN RICIH TANAH
19.0
C3008/19/2
Pengenalan
Anda Anda tela telah h pun tahu tahu apa apa
maks maksud ud keku kekuat atan an ricih ricih tana tanah. h.
Anda Anda tela telah h pun
menget mengetahu ahuii secara secara teori untuk untuk menent menentuka ukan n parame parameter ter tanah. tanah.
Setela Setelah h anda anda
meng menget etah ahui ui dan dan mema memaham hamin inya ya,, mari mari kita kita liha lihatt bebe beberap rapaa ujia ujian n yang yang bias biasaa dilakukan di makmal dan juga di tapak untuk menentukan parameter kekuatan ricih. Sampel Sampel yang diuji seboleh-boleh seboleh-bolehnya nya hendaklah hendaklah mewakili mewakili keadaan tanah sebenar.
19.1
Ujian Ko Kotak Ri Ricih
Ujian kotak ricih meupakan satu ujian untuk menentukan kekuatan ricih tanah. Pada prinsipnya, ujian ini hanya menentukan kekuatan pada suatu permukaan kegagalan yang telah ditetapkan. ditetapkan. Rajah 19.1 : rajah radas kotak ricih.
Rada Radass ini ini meng mengan andu dung ngii kota kotak k temb tembag aga, a, yang yang teroi teroisa sah h seca secara ra meng menguf ufuk uk di bahagian bahagian tengah sampel sampel tanah. Tanah dicengkam dicengkam dengan dengan jerejak logam, logam, yang cake cakera ra berl berlia iang ng bole boleh h dite ditemp mpat atkan kan di bela belaka kang ngny nyaa seki sekira rany nyaa perl perlu u untu untuk k membenarkan sampel menyalir.
Biasanya saiz sampel bersaiz 60 mm x 60 mm. Bagi ujian bahan berbutir berbutir seperti batu kelikir atau tanah liat berbatu, kotak yang lebih besar diperlukan, iaitu 300 mm x 300 mm. Namun demikian kadangkala dimensi dimensi yang lebih besar digunakan juga.
KEKUATAN RICIH TANAH
C3008/19/3
Rajah 19.1 : Rajah Kotak Ricih
Sampel dimasukkan ke dalam kotak ricih dan dibebankan dengan daya normal. Kemudian, sampel tadi diricih dengan menolak bahagian atas kotak ricih sehingga sampel gagal.
Cerapan yang dibuat semasa ujian ialah daya ricih, anjakan
mendatar dan beban normal. Beberapa ujian dijalankan pada sampel yang serupa tetapi menggunakan beban normal yang berlainan. Nilai tegasan ricih semasa gagal untuk setiap ujian diplot lawan tegasan normal yang sepadan dan parameter kekuatan ricih tanah dinilai daripada garisan lurus terbaik dalam plot tadi.
Walaupun ujian ini mudah dan cepat dijalankan, terdapat beberapa batasan yang amat ketara. Antaranya ialah:
(a)
Permukaan kegagalan telah pun ditetapkan (mendatar) dan permukaan ini tidak semestinya yang paling lemah.
(b)
Agihan tegasan di permukaan kegagalan tidak seragam.
(c)
Saliran air dalam sampel tidak dapat di kawal dan tekanan liang tidak dapat diukur.
(d)
Keluasan permukaan kegagalann semakin mengecil semasa ujian dijalankan.
KEKUATAN RICIH TANAH
C3008/19/4
Contoh 19.1
Jadual 19.1 merupakan satu keputusan ujian kotak ricih pada sampel tanah yang luas keratan 3.17 X 10 -3 m2 dan bergaris pusat 63 mm. Plotkan graf tegasan ricih τ , lawan terikan, ε dan τ
f
semasa gagal lawan σ
n
. Tentukan nilai c dan φ .
Beban
Tegasan
Daya ricih
Tegasan
∆L
Normal
Normal
(kN)
Ricih
(mm)
(kN) 0.157
0.323
0.638
2
2
(kN/m ) 30.0
100
200
(kN/m )
ε = L ∆ L
X 100
0
0
0
% 0
0.098
30.91
0.68
1.1
0.108
34.07
4.19
6.5
0.113
35.65
5.16
8.1
0.103 0 0.015
32.49 0 4.73
8.71 0 0
13.7 0 0
0.123
38.80
1.78
2.8
0.167
52.68
3.56
5.6
0.201
63.41
4.57
7.2
0.221
69.72
5.51
8.7
0.157 0 0.23
49.53 0 72.55
6.55 0 0.36
10.3 0 0.6
0.30
94.64
3.73
5.9
0.33
104.10
4.65
7.3
0.34
107.26
5.66
8.9
0.34
107.26
7.67
12.1
0.33
104.10
8.74
13.8
Jadual 19.1 : Keputusan Satu Ujian Kotak Ricih Yang Dilakukan Di Makmal .
Penyelesaian:
KEKUATAN RICIH TANAH
C3008/19/5
Plot tegasan ricih lawan terikan dan tegasan ricih lawan tegasan normal ditunjukkan di dalam rajah 19.2 (a) dan (b).
Daripada plot di dalam Rajah
19.2(b), didapati nilai c adalah 10 kN/m 2 dan sudut φ adalah 27°.
Rajah 19.2 (a) : Graf Tegasan Ricih Melawan Terikan
KEKUATAN RICIH TANAH
C3008/19/6
Rajah 19.2 (b) : Graf Tegasan Ricih Melawan Tegasan Normal
19.2
Ujian Tiga Paksi
Ujian tiga paksi adalah ujian yang paling biasa dijalankan ke atas sampel untuk menentukan kekuatan ricih tanah.
Walaupun ujian ini agak rumit jika
dibandingkan dengan kotak ricih, ujian tiga paksi mempunyai beberapa kelebihan, iaitu:
(a) Satah kegagalan tanah tidak ditentukan terlebih dahulu. (b) Penyaliran keluar dan masuk air ke dalam sampel dapat dikawal dan tekanan air liang di dalam sampel dapat diukur.
Komponen-komponen dalam ujian ini adalah seperti berikut :-
KEKUATAN RICIH TANAH
(a)
Sel
(b)
Rangka pembenan
(c)
Sistem tekanan
(d)
Peralatan pengukuran
C3008/19/7
Rajah 19.3, menunjukkan rangka pembebanan dan sel.
Sampel tanah yang
berbentuk selinder dimasukkan ke dalam sel dan dikenakan tekanan keliling. Biasanya tekanan keliling ini merupakan tekanan utama minor, σ 3. kemudian sampel tadi dibebankan dengan menggerakkan keseluruhan sel ke atas dengan kadar
terikan yang seragam.
Hasil pergerakan ke arah atas ini, akan
menyebabkan sampel menolak omboh beban ke arah atas dan oleh sebab pergerakan omboh tersekat, ia akan mengenakan daya tindakbalas ke atas sampel. Daya tindakbalas ini diukur oleh gelang beban. sampel merupakan tekanan utama major, σ
1
Biasanya, tekanan dihujung
. keadaan tegasan yang dialami oleh
sampel semasa sampel dibebankan adalah seperti dalam rajah 19.4.
Rajah 19.3 : Skamatik Ujian Tiga Paksi
KEKUATAN RICIH TANAH
C3008/19/8
Rajah 19.4 : Sistem Tegasan Dalam Ujian Tiga Paksi
Ukuran yang dapat dibuat semasa ujian tiga paksi dijalankan ialah:
(a)
Tekanan keliling
(b)
Beban paksi
(c)
Terikan paksi sampel
(d)
Tekanan air liang dalam sampel
(e)
Perubahan isipadu sampel
(f)
Terikan jejarian sampel.
Ada tiga jenis ujian tiga paksi dilakukan dan ia bergantung kepada keadaan penyaliran iaitu ujian tak terkukuh tak bersalir, ujian terkukuh dan tak bersalir, dan ujian terkukuh bersalir.
19.2.1 Ujian Tak Terkukuh dan Tak Bersalir
KEKUATAN RICIH TANAH
C3008/19/9
Pada mulanya sampel dikenakan dengan tekanan keliling yang telah diitetapkan dan kemudiannya dimampatkan tanpa membenarkan air mengalir keluar daripada sampel semasa kedua-dua tahap ujian tersebut. Ujian ini juga mudah dan cepat dilakukan. Parameter kekuatan tannah yang diiperolehi ialah cu dan φ u.
19.2.2 Ujian terkukuh dan Tak Bersalir
Dalam ujian ini, sampel dikukuhkan terlebih dahulu dengan membenarkan air mengalir keluar semasa sampel dikenakan dengan tekanan keliling. Kemudian, semasa sampel dimampatkan, penyaliran tidak dibenarkan. Dengan mengukur magnitud tekanan air liang, u, parameter kekuatan tanah berkesan c ’ dan φ ’ dapat dikira.
19.2.3 Ujian Terkukuh Dan Bersalir
Penyaliran air dibenarkan semasa pengukuhan dan mampatan.
Kadar terikan
hendaklah seberapa perlahan yang mungkin supaya tidak ada pertmbahan tekanan air liang. Amnya, ujian ini memakan masa yang lama, bergantung pada kebolehtelapan tanah. Parameter tanah yang diperolehi ialah cd dan φ d.
Contoh 19.2
KEKUATAN RICIH TANAH C3008/19/10
Satu ujian tiga paksi terkukuh dan bersalir telah dijalankan ke atas sampel tanah. Keputusan ujian adalah seperti jadual 19.2.
Sampel
Tegasan Utama major σ
A
’
3
( kN/ m2) 15
Tegasan sisih σ
’
1-
σ
’
Tegasan Utama major
3
41
( kN/m2) 56
σ
’ 1
B
91
184
275
C
176
292
468
Jadual 19.2 : Keputusan Ujian Paksi Tiga
Penyelesaian
Daripada jadual 19.2, satu plot tegasan ricih lawan tegasan normal utama boleh dibuat seperti yang ditunjukkan di dalam Rajah 19.5.
Nilai-nilai c dan φ
diperolehi daripada plot tersebut. Didapati c = 5 kN/m2 dan φ
Rajah 19.5 : Graf Bulatan Mohr
19.3
Ujian Mampatan Tak Terkurung
= 27°.
KEKUATAN RICIH TANAH C3008/19/11
Ujian mampatan tak terkurung serupa dengan ujian tiga paksi, tetapi tegasan minor adalah sifat. Oleh itu ujian ini hanya terbatas untuk menguji tanah jelekit sahaja. Tanah didedahkan hanya kepada tindakan daya paksi sehingga gagal. Untuk menjalankan ujian, dapatkan satu sampel tak terganggu yang tingginya bersamaan dengan 2.5 kali diameternya. Letakkan sampel di dalam radas ujian dan dikenakan mampatan daya paksi pada kadar ½ hingga 2% daripada panjangnya seminit. menanggung beban.
Sampel dikatakan gagal jika ia tidak lagi mampu Kegagalan berlaku dengan mericih, membonjol seperti
bentuk tong atau pertukaran ketinggian sebanyak 20%. Rajah 19.6 menunjukkan radas ujian mampatan tak terkurung.
Rajah 19.6 : Alat Ujian Mampatan Tak Terkurung
KEKUATAN RICIH TANAH C3008/19/12
Bagaimana adakah anda faham dengan keseluruhan modul ini ?. Sebenarnya anda akan lebih faham sekiranya anda membuat ujikaji di makmal kerana ia akan lebih jelas lagi. Setelah anda menjawap solaan ini bolehlah anda ke makmal untuk melakukan ujian ini bersama pensyarah dan rakan-rakan anda.
Soalan 1 Terangkan bagaimana ujian kotak ricih dijalankan. Soalan 2 Satu ujian kotak ricih dijalankan ke atas tanah liat dan keputusannya adalah seperti jadual 19.3.
Beban Pugak (kg) 36.8 73.5 110.2 146.9
Bacaan Tolok pada ‘proving ring’ (1 bahagian = 1 µ m ) 17 26 35 44
Jadual 19.5 : Keputusan Ujian Kotak Ricih
Sekiranya saiz kotak ricih adalah 60 mm x 60 mm dan angkatap ialah 20N/ µ m
. Tentukan parameter kekuatan ricih tanah tersebut.
Soalan 3 Terangkan tiga keadaan di mana ujian tiga paksi dijalankan.
KEKUATAN RICIH TANAH C3008/19/13
Soalan 4 Satu ujian tiga paksi dilakukan ke atas satu sampel tanah tak terganggu dan keputusannya adalah seperti dalam jadual 19.4. Diberi faktor kalibrasi tolok beban adalah 1.4 N per bahagian. Setiap sampel mempunyai diameter dan panjang masing-masing adalah 37.5 mm dan 75 mm. kejelekitan dan sudut geseran tanah tersebut.
Ujian
Tekanan Sel (kN/m2)
1 2 3
50 150 250
Bacaan Tolok Untuk Beban Paksi Semasa Gagal (Bahagian) 66 106 147
Jadual 19.4 : Keputusan Ujian Paksi Tiga
Tentukan nilai
KEKUATAN RICIH TANAH C3008/19/14
Jawapan 1
Ujian kotak ricih dijalankan dengan memasukkan sampel ke dalam kotak ricih dan dibebankan dengan daya normal. Sampel tadi akan diricih dengan menolak bahagian atas kotak ricih sehingga sampel gagal. Biasanya ujian akan dijalankan beberapa kali pada
sampel
yang serupa
dengan
menggunakan beban yang berbeza.
Jawapan 2 Beban Pugak (W)
Tegasan Normal
Bacaan Tolok (S)
W
=
0.06
2
x1000
(kN/m2) 100 200 300 400
36.8 73.5 110.2 146.0
Tegasan Ricih =
20 ( S ) 0.06
2
17 26 35 44
x1000
(kN/m2)
94 144 194 244
300
250
) 200 2 m / N k ( h i c 150 i R n a s a g e 100 T
φ = 26 o
50
c = 47 0 0
50
100
150
200
250
300
Tegasan Normal (k N/m2)
Daripada graf : Nilai c = 47kN/m2 dan
Jawapan 3
= 26o
350
400
450
KEKUATAN RICIH TANAH C3008/19/15
Ujian Tak Terkukuh dan Tak Bersalir : Pada mulanya sampel dikenakan dengan tekanan keliling yang telah diitetapkan dan kemudiannya dimampatkan tanpa membenarkan air mengalir keluar daripada sampel semasa kedua-dua tahap ujian tersebut. Ujian ini juga mudah dan cepat dilakukan. Parameter kekuatan tannah yang diiperolehi ialah cu dan φ u.
Ujian terkukuh dan Tak Bersalir : Dalam
ujian
ini,
sampel
dikukuhkan
terlebih
dahulu
dengan
membenarkan air mengalir keluar semasa sampel dikenakan dengan tekanan keliling. Kemudian, semasa sampel dimampatkan, penyaliran tidak dibenarkan.
Dengan mengukur magnitud tekanan air liang, u,
parameter kekuatan tanah berkesan c ’ dan φ ’ dapat dikira.
Ujian Terkukuh Dan Bersalir : Penyaliran air dibenarkan semasa pengukuhan dan mampatan. Kadar terikan hendaklah seberapa perlahan yang mungkin supaya tidak ada pertmbahan tekanan air liang. Amnya, ujian ini memakan masa yang lama, bergantung pada kebolehtelapan tanah. diperolehi ialah cd dan φ d.
Parameter tanah yang
KEKUATAN RICIH TANAH C3008/19/16
Jawapan 4
Luas keratan rentas sampel =
π x
37.5
2
4
= 1104 mm2
∆σ
Tekanan Sel ( σ 3 )
σ 1
2
(kN/m )
(kN/m2) 50 150 250
(kN/m2) 134 284 436
84 134 186
150
) 2 m / N 100 k ( h i c i R n 50 a s a g e T
11o
24 0 0
50
100
150
200
250
300
Tegasan Normal (k N/m2)
Daripada graf : Nilai c = 24 kN/m2 dan
= 11o
350
400
450
500
KEKUATAN RICIH TANAH C3008/19/17
KEKUATAN RICIH TANAH C3008/19/18
Ujikan kefahaman anda berkenaan pelajaran dalam unit ini dengan menjawab soalan-soalan berikut .
Soalan 1 Apakah prinsip ujian kotak ricih dan batasan-batasan ujian tersebut.
Soalan 2 Berikut adalah keputusan yang diperolehi dari ujian kotak ricih ke atas sampel pasir yang dipadatkan sehingga mencapai ketumpatan insitu. Tentukan nilai parameter kekuatan ricih tersebut.
Tegasan Normal (kN/m2)
Tegasan Ricih Semasa Gagal (kN/m2)
50
36
100
80
200
154
300
235
Soalan 3
Apakah perbezaan yang ketara di antara ujian kotak ricih dan ujian tiga paksi.
Soalan 4
Keputusan yang berikut diperolehi dari satu siri ujian terkukuh tak bersalir ke
KEKUATAN RICIH TANAH C3008/19/19
atas sampel tanah dengan mengukur tekanan air liang.
Tentukan nilai
parameter tegasan berkesan dan sudut geseran tanah tersebut.
Tekanan Sel (kN/m2)
150
300
450
Perbezaan Tegasan Utama (kN/m2)
192
341
504
Tekanan Air Liang (kN/m 2)
80
154
222
Selamat Maju Jaya.!!
KEKUATAN RICIH TANAH C3008/19/20
Mari kita semak jawapan anda dengan jawapan yang disediakan di bawah
Jawapan 1
Ujian kotak ricih hanya menentukan kekuatan pada satu permukaan kegagalan yang telah ditetapkan. Batasan-batasan ujian ini ialah seperti dibawah; (a)
permukaan
kegagalan
telah
ditetapkan
(mendataar)
dan
permukaan ini tidak semestinya yang lemah. (b)
Agihan tegasan di permukaan kegagalan tidak seragam.
(c)
Saliran air dalam sampel tidak dapat dikawal dan tekanan liang tidak dapat diukur.
(d)
Keluasan permukaan kegagalan semakin mengecil semasa ujian sedang dijalankan.
Jawapan 2 c = 0 dan φ = 38o
Jawapan 3 Perbezaan yang ketara di antara Ujian Kotak Ricih dan Ujian Tiga paksi :
Ujian Kotak Ricih : (a)
Mudah
(b)
Permukaan kegagalan telah ditetapkan terlebih dahulu
(c)
Saliran air dalam sampel tidak dapat dikawal dan tekan liang tidak diukur.
Ujian Tiga Paksi :
(a)
Rumit
KEKUATAN RICIH TANAH C3008/19/21
(b)
Permukaan kegagalan ricih tidak ditentuk terlebih dahulu.
(c)
Saliran air dalam sampel boleh dikawal keluar dan masuk.
Jawapan 4
c’ = 16 kN/m 2
dan
= 29o
