Uji Kuat Geser Tanah dengan Triaxial Test: Perbedaan Metode UU, CU, dan CD

Di dalam tanah bawah permukaan bumi, setiap elemen volume tanah mengalami tegangan kekang lateral dari segala arah akibat berat massa tanah di sekitarnya. Pengujian kuat geser konvensional seperti Direct Shear Test memaksakan bidang runtuh geser pada satu bidang horizontal datar buatan.

Sebaliknya, Uji Triaxial (Triaxial Compression Test) menempatkan benda uji tanah berbentuk silinder utuh (diameter 38 mm atau 50 mm, tinggi 2 kali diameter) di dalam sebuah sel akrilik bertekanan fluida kedap air:

• › Tegangan Sel Kekang Lateral (Chamber Confining Pressure / σ3): Mensimulasikan tegangan tanah horizontal in-situ dari segala arah.
• › Tegangan Deviator Aksial (Deviator Stress / Δσ = σ1 - σ3): Diberikan secara vertikal melalui piston penekan hidrolik hingga sampel tanah mengalami keruntuhan geser plastis pada bidang alami terlemahnya.

Pengujian triaxial memungkinkan pengontrolan kondisi drainase air pori serta pengukuran tekanan air pori (pore water pressure u) secara presisi selama pengujian berlangsung.

Pada uji Triaxial UU (ASTM D2850 / SNI 4871:2016):

• › Tahap Pengurungan (Confining Stage): Tekanan sel σ3 diterapkan tanpa mengizinkan air pori tanah keluar (katup drainase tertutup rapat). Sampel tanah tidak diizinkan berkonsolidasi.
• › Tahap Pembebanan Geser (Shearing Stage): Beban aksial deviator diterapkan secara cepat (kecepatan regangan 1% per menit) dengan katup drainase tetap terkunci.
• › Karakteristik Hasil: Pengujian ini merefleksikan kondisi Kuat Geser Total Tak Terdrainase (Total Undrained Shear Strength / Su atau Cu) jangka pendek, yaitu kondisi saat fondasi gedung baru selesai dibangun di atas tanah lempung jenuh air sebelum air pori sempat keluar mengalir.

Pada uji Triaxial CU (ASTM D4767 / SNI 4870:2016):

• › Tahap Konsolidasi: Sampel tanah dikurung di bawah tekanan sel σ3 dengan katup drainase terbuka hingga seluruh tekanan air pori terdisipasi sempurna (sampel berkonsolidasi penuh).
• › Tahap Pembebanan Geser: Katup drainase ditutup, beban deviator diterapkan perlahan sementara transducer elektronik mengukur lonjakan kenaikan tekanan air pori (Δu) secara kontinu.
• › Karakteristik Hasil: Pengujian ini menghasilkan dua pasang parameter sekaligus: parameter tegangan total (c, φ) dan parameter tegangan efektif sejati (c', φ') melalui relasi σ' = σ - u. Sangat krusial untuk analisis stabilitas lereng bendungan saat terjadi penurunan muka air mendadak (rapid drawdown).

Hasil pengujian minimal 3 benda uji silinder pada variasi tekanan sel yang berbeda (misalnya σ3 = 50, 100, dan 200 kPa) diplot ke dalam grafik tegangan geser (τ) vs tegangan normal (σ):

• › Dibuat 3 buah Lingkaran Mohr yang merepresentasikan kondisi tegangan batas saat runtuh.
• › Garis singgung lurus yang menyentuh ketiga lingkaran Mohr tersebut merupakan Garis Selubung Keruntuhan Mohr-Coulomb (Mohr-Coulomb Failure Envelope):

τ = c + σ × tan φ

• › Titik potong garis pada sumbu vertikal adalah nilai Kohesi Tanah (c dalam kPa), sedangkan kemiringan sudut garis terhadap sumbu horizontal adalah Sudut Geser Dalam Tanah (φ dalam derajat).