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. memb membeza ezaka kan n kaed kaedah ah ayakan ayakan basah basah dan dan kaed kaedah ah ayakan ayakan kering.
2. memp emplot lot
len lengkung kungan an agih agihan an saiz saiz zara zarah h
(len (leng gkung kung
penggredan) dengan tepat.
3. meng mengen enal alpa past stii ciri ciri-ci -ciri ri leng lengku kung ng peng penggr gred edan an serag seragam am,, tidak seragam, baik dan tidak baik dengan tepat.
4.
mengira
pekali
keserag ragaman
(CU)
dan
pekali
kelengkungan (C C) dengan tepat.
5. menerangka menerangkan n ujian ujian hidrome hidrometer ter dan dan pipet pipet dengan dengan jelas.
CIRI ASAS TANAH
4.0
C3008/4/2
Pengenalan
Peng Pengel elas asan an tanah tanah adal adalah ah pent pentin ing g dala dalam m keju kejuru rute tera raan an geot geotek ekni nik. k.
Mela Melalu luii
penge pengelas lasan an tanah tanah kita kita menent menentuka ukan n sama sama ada tanah tanah terseb tersebut ut adalah adalah tanah tanah liat berpasir berpasir atau sebaliknya. sebaliknya. Dalam kod amalan penyiasata penyiasatan n tapak BS 5930 : 1981, 1981, sistem pengkelasan saiz zarah adalah seperti ditunjukkan dalam Jadual 4.1.
Jenis Tanah
Saiz
Julat (mm)
Batu Tongkol
-
> 200
Batu Bundar
-
60 – 200
Kasar
20 – 60
Sederhana
6 – 20
halus
2–6
Kasar
0.6 – 2
Sederhana
0.2 - 0.6
halus
0.06 – 0.2
Kasar
0.02 – 0.06
Sederhana
0.006 – 0.02
halus
0.002 – 0.006
-
< 0.002
Kerikil
Pasir
Kelodak
Tanah Liat
Jadual 4.1 : Jadual Sistem Pengkelasan Saiz Zarah (BS 5390 : 1981)
CIRI ASAS TANAH
4.1
C3008/4/3
Analisis Saiz Zarah
Dalam Dalam analisis analisis saiz zarah
terdap terdapat at dua (2) ujian yang yang dilaku dilakukan kan iaitu iaitu ujian ujian
pengayakan bagi sampel tanah berbutiran kasar dan ujian pengenapan bagi sampel tanah berbutiran berbutiran halus. halus.
Ujian pengayakan pengayakan terdiri daripada daripada dua dua (2) (2) jenis jenis ujian
iaitu ujian pengaya pengayakan kan basah dan ujian ujian pengayakan pengayakan kering. kering.
Terdapat Terdapat dua (2)
kaedah kaedah bagi ujian ujian pengen pengenapa apan n iaitu iaitu ujian hidrome hidrometer ter dan ujian pipet. pipet.
Teori Teori
analis analisis is ujian ujian pengen pengenapa apan n adalah adalah berdas berdasark arkan an pengen pengenapa apan n sedime sedimen n menuru menurutt hukum hukum Stoke. Stoke.
Butira Butiran n berben berbentuk tuk sfera sfera terenap terenap dalam dalam air pada kadar kadar yang yang
berlainan bergantung kepada saiz sfera. sfera. Halaju enapan tamatan zarah tanah yang berbentuk sfera dinyatakan oleh hukum Stoke sebagai;
ρ s υ
Di mana,
4.1. 4.1.1 1
−
ρ w
=
D
2
1 8 µ w
υ
=
Halaju enapan tamatan zarah
ρ s
=
Ketumpatan zarah tanah
ρ w
=
Ketumpatan air
µ w
=
Kelikatan dinamik air
D
=
Diameter zarah tanah
(4.1)
Peng Pengay ayak akan an Basa Basah h
Sampel Sampel tanah yang telah diketahui diketahui jisimnya (biasanya (biasanya 200 gram) dimasukkan dimasukkan ke dalam ayak bersaiz 63 mikron mikron dan kemudian kemudian dibasuh dengan air sehingga sehingga bersih agar tanah yang tertahan pada ayak hanya tanah berbutiran kasar sahaja. 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. 4.1.2 2
Peng Pengay ayak akan an Keri Kering ng
CIRI ASAS TANAH
C3008/4/4
Sampel Sampel tanah tanah kering kering yang yang diketah diketahui ui jisimn jisimnya, ya, dimasu dimasukka kkan n ke dalam dalam satu satu siri siri susunan susunan ayak. ayak.
Jisim yang tertahan tertahan pada setiap ayak dicatat dicatat dan dan dikira dikira untuk untuk
mendapatka mendapatkan n peratus telus. Data-data Data-data yang diperolehi diperolehi dilakarkan dilakarkan di atas kertas graf semilog bagi peratus telus melawan saiz ayak seperti rajah 4.1.
% Telus
Gred Tak Baik
Tanah Seragam
Gred Baik
Saiz Ayak (Semi log)
Rajah 4.1 : Analisis Ayakan 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
=
D60
(4.2)
D10 2
Pekali Ke Kelengkungan, Cc Cc
=
D30 D10 D60
(4.3)
CIRI ASAS TANAH
C3008/4/5
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 Kerikil dikatakan dikatakan bergred baik apabila apabila nilai Cu mesti mesti lebih daripada daripada 4 dan nilai Cc di antara 1 hingga 3. Manakala Manakala pasir dikatakan dikatakan bergred bergred baik apabila nilai nilai Cu mesti lebih daripada 6 dan nilai Cc di antara 1 hingga 3. Sekiranya salah satu nilai Cu dan dan Cc tida tidak k masu masuk k dala dalam m jula julatt yang yang dite diteta tapk pkan an maka maka samp sampel el ters terseb ebut ut 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 sampel tanah.
Saiz Ayak (mm)
Jisim Tertahan (g)
5.0
11
2.36
18
1.18
24
0.6
21
0.3
41
0.212
32
0.15
16
0.063
22
Panci
20
Jadual 4.1 : Keputusan Analisis Ayakan
Penyelesaian
CIRI ASAS TANAH
C3008/4/6
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
11
205 – 11 = 194
(194/205)100 = 95
2.36
18
194 – 18 = 176
(176/205)100 = 86
1.18
24
176 – 24 = 152
(152/205)100 = 74
0.6
21
152 – 21 = 131
(131/205)100 = 64
0.3
41
131 – 41 = 90
(90/205)100 = 44
0.212
32
90 – 32 = 58
(58/205)100 = 28
0.15
16
58 – 16 = 42
(42/205)100 = 20
0.063
22
42 – 22 = 20
(20/205)100 = 10
Panci
20
20 – 20 = 0
(0/205)100 = 0
∑=
205
Jadual 4.2 : Kiraan Peratus Telus
Daripa Daripada da keputu keputusan san jadual jadual 4.2, 4.2, satu satu graf graf diplot diplotkan kan pada pada kertas kertas graf graf semi-l semi-log og seperti dalam rajah 4.1. Melalui graf ini jenis tanah dan dan grednya boleh ditentukan.
CIRI ASAS TANAH
C3008/4/7
Rajah 4.1 : Graf analisis ayakan
CIRI ASAS TANAH
C3008/4/8
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 % =
D10
=
0.63,
73 % > 50%
D30
(Tanah Pasir)
=
0.22,
D60
Oleh itu, Pekali Keseragaman, Cu
= = =
D60 D10
0.52 0.063
8.25 > 6
2
Pekali Ke Kelengkungan, Cc Cc
=
= =
D30 D10 D60
0.22 2 (. 063 )( 0.52 )
1.5 ( 1 < Cu < 3)
Oleh itu, sampel tanah adalah tanah pasir bergred baik.
=
0.52
CIRI ASAS TANAH
4.1.3
C3008/4/9
Ujian Pi Pipet
Ujian pipet digunakan untuk menentukan menentukan peratus tanah berbutiran halus. halus. Dalam kaedah kaedah ini air basuhan basuhan yang mengandun mengandungi gi zarah-zarah zarah-zarah halus ( M b ) 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.
Apab Apabil ilaa ampa ampaia ian n menc mencap apai ai suhu suhu yang yang sama sama deng dengan an suhu suhu air air teren terenda dam, m, ia hend hendak akla lah h
dike dikelu luar arka kan n
dan dan
digo digonc ncan ang g
untu untuk k
meny menyer erak akka kan n
zara zarahh-zar zarah ah..
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 perm permuk ukaan aan air. air. Kemud Kemudia ian n jisi jisim m pepe pepeja jall di dala dalam m samp sampel el dite ditent ntuk ukan an (MD). Pembetulan hendaklah dibuat terhadap jisim yang dihasilkan oleh agen penyerak (natri (natrium um heksam heksameta etafos fosfat) fat) di dalam dalam ampaia ampaian. n. Pembet Pembetula ulan n ini dibuat dibuat dengan 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 Ujian Pipet
CIRI ASAS TANAH
C3008/4/10
Mengikut hukum Stoke, halaju zarah,
υ
diberi oleh persamaan
= KD2
υ
ρ s
K
=
−
ρ w
1 8 µ w
=
(4.4)
pemalar.
Selepas masa t1, semua zarah yang berukuran tertentu, iaitu D 1 akan terenap dari permukaan ke kedalaman 100 mm. Zarah-zarah yang lebih besar daripada saiz D 1, akan akan teng tengge gelam lam ke bawa bawah h dari dari tanda tanda 100 100 mm. mm. Oleh Oleh itu, itu, hala halaju ju zarah zarah yang yang berukuran D1 dapat dikira dengan membahagikan jarak 100 mm dengan masa t 1, maka h
υ
KD
∴
2 1
=
t 1 h
=
D12 =
t 1 h Kt 1
D1 =
h Kt 1
(4.5)
Dengan ini, saiz butiran maksimum, D 1 dapat dikira apabila nilai-nilai h, t1 dan K telah diketahui. diketahui. Semua saiz zarah yang lebih kecil daripada D1 akan tinggal di dalam dalam ampaian ampaian pada pada kedala kedalaman man tersebu tersebut. t. Peratu Peratuss saiz saiz zarah zarah yang yang lebih lebih kecil 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
=
( M D1 / 10) ( M b / 500 500 )
x 100 %
(4.6)
CIRI ASAS TANAH
C3008/4/11
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. 4.1.4 4
Ujia Ujian n Hidr Hidrom omet eter er
Dalam kaedah hidrometer, hidrometer, 1000 ml ml ampaian zarah halus disediakan seperti mana mana dalam kaedah kaedah ujian pipet dan graviti graviti tentu ampaian ampaian pada kedalaman kedalaman h diukur diukur pada selang masa tertentu, penggunaan hidrometer seperti seperti rajah 4.3. Hidrometer akan akan memb member erii baca bacaan an teru teruss untu untuk k grav gravit itii tent tentu u ampa ampaia ian. n. Bias Biasan anya ya pada pada hidrom hidrometer eter nilai 1 dikelu dikeluark arkan an dari bacaan bacaan graviti graviti tentu tentu dan titik titik perpul perpuluha uhan n diambil 3 tempat ke arah kanan, iaitu bacaan 12 pada hidrometer bermakna graviti tentu ampaian ampaian adalah 1.012 .
Kedalaman h
Pusat Isipadu Hidrometer
ampaian
Rajah 4.3 : Alat Hidrometer
CIRI ASAS TANAH
C3008/4/12
Anggap unit adalah dalam gram dan mililiter, maka
γ w
= 1.
Pada ampaian ampaian asal asal 1000 ml : Dalam ujian hidrometer, hidrometer, kita perlu mengetahui mengetahui perkara-perkara berikut:-
Berat pepejal
=
Isipadu pepejal, Vs
=
Isipadu air, Vw
=
1000 -
Berat air, Ww
=
1000 γ w -
Ketumpatan ampaian awal,
γ i
Ws W S G s γ w
=
W s
+
W S G s γ w
G s
1000γ w
−
W s G s
1000
− γ + 1 0 G0
W s G s 1
=
W s
w
s
0
Ketumpatan ampaian pada kedalaman h selepas masa t1
γ t
− γ + 1 0 0G 0 W D G s 1
=
w
s
Peratus zarahan kurang daripada 100 100 000 000
saiz D1 dalam ampaian asal , N1
=
W b (G s
G s γ w
R
x − 1) 1000
di mana S
=
Graviti tentu ampaian
R
=
Bacaan pada hidrometer
=
( S – 1 ) 1000
CIRI ASAS TANAH
tetapi,
C3008/4/13
γ w
=
1
100 100 ∴
N1
=
W b
G s R
(G s − 1)
Bacaan hidrometer perlu perlu diambil selepas ½, 1,2,4,8,15 1,2,4,8,15 dan 30 minit, minit, 1, 2 dan 4 jam dan kemudian kemudian 1 atau 2 kali setiap hari.
Pembet Pembetula ulan n mestil mestilah ah dilaku dilakukan kan untuk untuk peruba perubahan han suhu suhu dan pertam pertambah bahan an agen agen serakan.
CIRI ASAS TANAH
C3008/4/14
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) 37.5 20.0 10.0 5.0 2.36 1.18 0.6 0.3 0.212 0.15 0.063 Panci
Jisim Tertahan (g) 0 59 38 33 27 30 22 15 17 16 9 11
Anda dikehendaki untuk menentukan perkara-perkara berikut :i.
Lukiskan lengkungan agihan saiz zarah
ii.
Tentukan pekali keseragaman (CU) dan pekali kelengkungan (C C)
CIRI ASAS TANAH
C3008/4/15
iii.
Buat
kesimpulan
bagi
tersebut. Soalan 3 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
gred
tanah
CIRI ASAS TANAH
Cu = D60/D10
C3008/4/16
= 7.5/0.18 = 41.67
Cc = (D30)2/(D10D60) = (0.95)2(0.18x7.5)
(c )
= 0.67
Cu > 4 da 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
C3008/4/17
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
% Telus Sampel A
Sampel B
63 mm
100
20mm
75
6.3 mm
66
2 mm
60
600 µ m
55
212 µ m
45
100
63 µ m
34
95
0.020 mm
22
84
0.006 mm
15
68
0.002 mm
8
42
CIRI ASAS TANAH
C3008/4/18
Soalan 4
Apakah yang dimaksudkan dimaksudkan dengan analisis pengenapan. Terangkann dua jenis ujian pengenapan berikut:-
a. Ujia Ujian n hidr hidrom omet eter er b. b. Ujia Ujian n pipet ipet..
Bagus juga jawapan budak ni.
Encik betul tak jawapan saya ni?. Saya yakin jawapan ini betul
Tahniah Anda boleh meneruskan unit seterusnya
CIRI ASAS TANAH
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 dan bergred baik. Tanah B : Tanah jenis kelodak kelodak bertanah liat. Jawapan 4 Rujuk bahagian 4.1.3 dan 4.1.4
C3008/4/19
CIRI ASAS TANAH
C3008/4/20
Tanah A
Tanah B
CIRI ASAS TANAH
C3008/4/21
Rajah 4.5
