UNIT 1

 

 

 

Di akhir pembelajaran, pelajar dapat mengetahui bidang mekanik tanah dan proses-proses pembentukan tanah dengan lebih jelas.

Di akhir unit ini, pelajar akan dapat :

1. mendefinisikan tanah mengikut bidang kejuruteraan awam dengan jelas
2. melakarkan gambarajah kitaran proses batuan dengan tepat.
3. menerangkan proses-proses pembentukan tanah mengikut jenis batuan dengan jelas.
4. memberikan dua (2) contoh batu  mengikut  jenis yang terdapat di Malaysia dengan tepat.
5. menerangkan proses pembentukan tanah organik, tanah baki dan tanah terangkut dengan jelas.

1.0              Pengenalan

Kejuruteraan geoteknik merupakan salah satu disiplin kejuruteraan awam yang terlibat dengan bahan-bahan semulajadi yang terdapat pada atau berhampiran dengan permukaan bumi. Ia termasuk penggunaan prinsip-prinsip mekanik tanah dan mekanik batuan bagi tujuan mereka bentuk asas, struktur  tembok penahan dan  kekuatan galas tanah.

 Mekanik tanah ialah satu cabang ilmu sains yang mengkaji sifat-sifat fizikal tanah dan kelakuan jisim tanah apabila terdapat daya yang bertindak ke atasnya.  Oleh itu, mekanik tanah merupakan satu bidang yang penting diperlukan untuk menganalisis kejuruteraan tapak, rekabentuk tembok penahan, lapisan subgred jalan, landasan lapangan terbang, terowong dan lain-lain.

Dari segi kejuruteraan awam, tanah ditakrifkan sebagai bahan mineral yang mempunyai ikatan zarah-zarahnya  lemah atau tidak terikat.  Ia terbentuk dari hasil luluhawa batuan, dan di antara zarah-zarah tersebut terdapat lompang yang terdiri daripada air dan udara.

Tanah amat penting dalam semua projek pembinaan.  Ia berperanan sebagai penyokong beban kepada semua struktur yang dibina di atasnya.   Oleh itu, jurutera awam mesti mengkaji sifat-sifat tanah seperti jenis tanah, agihan saiz zarah, kebolehtelapan, kebolehmampatan, kekuatan ricih dan kapasiti beban galas tanah.

1.1              Proses Pembentukan Batuan

Batuan boleh dibahagikan kepada tiga jenis, iaitu batuan igneus, batuan endapan dan batuan metamorfisis.  Kitaran batuan bagi setiap unsur batuan adalah seperti rajah 1.1.

 

Rajah 1.1  :  Kitaran Batuan

1.1.1        Batu Igneus

Batuan igneus merupakan batuan yang terbentuk sama ada pada permukaan bumi ataupun di bawah permukaan bumi melalui penyejukan magma yang melimpah keluar atau terperangkap di bawah kerak bumi.  Batuan Igneus yang terbentuk pada permukaan bumi disebut batuan igneus ekstrusif.  Manakala batuan yang terbentuk di bawah permukaan bumi disebut batuan igneus intrusif atau batuan plutonik.  Terdapat dua jenis pembekuan magma yang membentuk batuan igneus iaitu granitik (asid) dan basaltik (bes).  Granitik membentuk batuan plutonik (seperti granite dan rhyolite) dan basaltik membentuk batuan volkanik  (seperti basalt dan gabbro).       Beberapa contoh batuan igneus yang terdapat di Malaysia seperti granite (Tampin, N.S. dan Kuala Lumpur), rhyolite (Lanchang, Pahang), basalt (Segamat, Johor dan Kuantan, Pahang) dan gabbro (Wakaf Tapai, Terengganu).

1.1.2    Batuan Endapan

Batuan endapan terbentuk apabila sebarang jenis batuan yang telah mengalami penguraian oleh ejen luluhawa, kemudian diangkut dan diendap semula menjadi padat serta tersimen kukuh hingga menjadi jenis batuan yang baru.    Biasanya agen penyimin ini terdiri daripada besi oksida, kalsit, dolomit dan kuartz.  Batuan yang terbentuk oleh kesan agen-agen ini dikenali sebagai batuan endapan detrital.  Contoh-contoh batuan endapan detrital ini seperti batu konglomerate, bressia, batu pasir, batu lumpur dan batu syal.

Batuan endapan juga boleh terbentuk oleh proses kimia.  Batuan jenis ini diklasifikasikan sebagai batuan endapan kimia.  Contoh-contoh batuan ini seperti batu kapur (limestone), kapur (chalk), dolomit, gypsum dan anhidrit.   Batu kapur sebahagiannya mengandungi kalsium karbonat yang berasal dari endapan kalsit yang diperolehi sama ada dari organisma atau proses bahan bukan organik.  Dolomit pula terdiri daripada kalsium magnesium karbonat [CaMg(CO₃)].  Ia dibentuk sama ada oleh endapan kimia bercampuran karbonat atau oleh tindakbalas magnesium dalam air dengan batu kapur.   Manakala gypsum dan anhidirt pula hasil dari mendakan larutan kalsium Sulfat (CaSO₄) disebabkan oleh penyejatan air laut.

Beberapa contoh batuan endapan yang terdapat di Malaysia seperti batu pasir (terdapat di Panti, Johor), syal (terdapat di Batu Arang, Selangor), batu lumpur (terdapat di Kg. Laloh, Kelantan) dan batu kapur (terdapat di Langkawi, Kedah).

1.1.3    Batuan Metamorfisis

Metamorfisma merupakan proses penukaran komposisi dan tekstur batuan oleh haba dan tekanan.  Batuan metamorfisis terbentuk daripada batuan igneus atau batuan endapan yang telah mengalami metamorfisma sama ada tindakan haba tinggi atau gabungan haba dan tekanan tinggi dan menyebabkan komposisi dan tekstur batuan tesebut menghablur semula serta mengubahkannya menjadi batuan yang baru.  Contoh-contoh batuan metamorfisis seperti gneisses, slates, phyllites, schist, marmar dan quartzit.

Gneisses berasal dari granit, diorit dan gabbro melalui kesan metamorfisma gred tinggi.  Syal dan batu lumpur berubah menjadi slates dan phyllites melalui kesan metamorfisma gred rendah.   Marmar dibentuk dari kalsit dan dolomit melalui proses penghabluran semula.  Kuartzit merupakan batuan metamorfisis yang terbentuk dari quartz dan batu pasir di mana silika masuk ke dalam ruang lompang di antara kuartz dan butiran pasir dimana ia bertindak sebagai agen penyimin (cementing agent) dan seterusnya membentuk kuartzit.  Kuartzit merupakan salah satu jenis batu yang paling keras.

Beberapa contoh batuan metamorfisis di Malaysia seperti slates (Sg. Aring, Kelantan), phyllite (Lebuhraya Timur-Barat), schist (Mersing, Johor), marmar (Langkawi, Kedah) dan kuartzit (Genting Sempah, Selangor).

Soalan 1 Lakaran gambarajah kitaran proses pembentukan batuan. Soalan 2 Terangkan proses-proses pembentukan batuan berikut dan berikan contoh-contoh batu yang terdapat di Malaysia bagi setiap jenis batuan tersebut . (a)                Batuan Igneus (b)               Batuan Endapan (c)                Batuan Metamorfisis

Jawapan 1 Rujuk kepada rajah 1.1 :  Kitaran Batuan. Jawapan 2 Rujuk kepada bahagian 1.1.1, 1.1.2 dan 1.1.3

 

1.2       Proses Pembentukan Tanah

Tanah terbentuk dari hasil luluhawa batuan sama ada secara fizikal atau kimia.  Luluhawa fizikal menyebabkan penyepaian 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 dibahagikan kepada tiga jenis iaitu tanah organik, tanah baki dan tanah terangkut.

1.2.1        Tanah Organik

Tanah organik merupakan tanah lapisan atas yang terdapat pada permukaan bumi.  Ia mengandungi bahan-bahan organik dan ketebalan tanah ini biasanya tidak melebihi 500 mm.  Tanah ini hendaklah disingkirkan terlebih dahulu sebelum sebarang projek pembinaan dijalankan.  Walau bagaimana pun tanah organik ini amat penting untuk   pertanian.  Contoh tanah organik ialah tanah gambut.

1.2.2        Tanah Baki

Tanah baki terbentuk melalui proses luluhawa apabila batuan asal mengalami tindakan mekanikal dan kimia dan tanah tersebut kurang berupaya untuk bergerak.  Ia terjadi apabila kadar luluhawa melebihi kadar di mana tanah tersebut diangkut oleh agen-agen hakisan.  Sekiranya batuan asal merupakan batuan igneus dan metamorfisis, maka julat saiz tanah yang terhasil ialah dari kelodak hingga kerikil.  Laterit pula terbentuk daripada batu kapur yang mengalami tindakan air hujan yang menguraikan bahan batuan yang boleh larut dan meninggalkan hidroksida besi dan hidroksida aluminium yang tidak larut. 

1.2.3        Tanah Terangkut

Tanah jenis ini merupakan tanah yang diangkut oleh agen hakisan sama ada air, angin, glasier atau graviti.    Tanah yang diangkut oleh air akan menghasilkan kerikil, pasir, kelodak dan tanah liat.  Apabila halaju air sungai berkurangan, zarah-zarah tanah yang dibawa air akan mendap.  Mendapan tersebut akan  dimulai oleh zarah-zarah tanah yang lebih besar dan berat.  Oleh itu kerikil dan pasir biasanya terdapat di bahagian hulu sungai, manakala kelodak dan tanah liat terdapat di bahagian hilir sungai.  Tanah yang dipindahkan oleh graviti merupakan tanah runtuh, batu runtuh dan aliran lumpur.  Tanah loes pula adalah tanah yang di pindahkan oleh angin.

  

Soalan 1 Terangkan secara ringkas proses pembentukan tanah. Soalan 2 Terang secara ringkas berkenaan dengan tanah-tanah berikut : (a)                Tanah organik (b)               Tanah baki (c)                Tanah terangkut

Jawapan 1 Tanah terbentuk dari hasil luluhawa batuan sama ada secara fizikal atau kimia.  Luluhawa fizikal menyebabkan penyepaian 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 dibahagikan kepada tiga jenis iaitu tanah organik, tanah baki dan tanah terangkut. Jawapan 2 Rujuk kepada bahagian 1.2.1, 1.2.2 dan 1.2.3.

Ujikan kefahaman anda berkenaan pelajaran dalam unit ini dengan menjawab soalan-soalan berikut. Soalan 1 Berikan takrifan tanah menurut istilah kejuruteraan awam Soalan 2 Dengan bantuan lakaran gambarajah, terangkan proses pembentukan batuan Soalan 3 Nyatakan tiga jenis batuan dan terangkan bagaimana ia terbentuk serta berikan contoh-contoh batu yang terdapat di Malaysia bagi setiap jenis batuan tersebut Soalan 4 Terangkan bagaimana proses kejadian pembentukan tanah . Soalan 5 Tuliskan nota ringkas berkenaan kejadian pembentukan tanah-tanah berikut: (a)                Tanah Organik (b)               Tanah Baki (c)                Tanah terangkut Bandingkan jawapan anda dengan pensyarah anda.  Jika sama, anda boleh meneruskan unit berikutnya.  Selamat Maju Jaya.!!
Jawapan 1 Takrifan tanah  menurut istilah kejuruteraan awam ialah bahan mineral yang mempunyai ikatan-ikatan zarahnya lemah dan  tidak terikat.  Ia terbentuk dari proses hasil luluhawa batuan, dan di antara  zarah-zarah tersebut terdapat lompang yang terdiri daripada air dan udara.                                         Jawapan 2  Rujuk  bahagian 1.1 dan rajah 1.1 Jawapan 3 a.       Batu igneus -  Terbentuk melalui proses penyejukan magma yang melimpah keluar atau yang terperangkap di bawah kerak bumi.   Contoh batuan igneus yang terdapat di Malaysia ialah granite, rhyolite, basalt dan gabbro. b.      Batu endapan -  terbentuk apabila sebarang jenis batuan yang telah mengalami penguraian oleh ejen luluhawan , kemudian  diangkut dan diendap semula menjadi padat serta tersimen kukuh hingga menjadi  jenis batuan baru.  Contoh batuan endapan yang terdapat di Malaysia ialah batu pasir,batu syal,batu lumpur dan batu   kapur. c.       Batu metamorfisis – terbentuk daripada batua igneus atau batu endapan  yang telah mengalami metamorfisma sama ada melalui tindakan haba  dan tekanan tinggi yang menyebabkan komposisi dan tekstur batuan tersebut menghablur semula.  Contoh batuan jenis ini yang terdapat di Malaysia ialah  slates, phyllite,schist dan marmar. Jawapan 4 Tanah terbentuk dari hasil luluhawa batuan sama ada secar fizikal atau kimia.  Luluhawa fizikal menyebabkan penyepaian batuan kepada saiz zarah yang lebih kecil manakala luluhawa kimia akan menyebabkan penguraian bahan-bahan mineral di dalam batuan secara pengoksidaan, penurunan dan sebagainya. Jawapan 5 a.  Tanah organik  -  tanah yang berada di atas permukaan bumi   yang mengandungi bahan-bahan organik.   Tanah ini perlu dibuang  terlebih dahulu sebelum sebarang pembangunan di lakukan ke atasnya.  Contoh tanah jenis ini ialah tanah gambut. b.  Tanah baki –  batuan asal yang tidak dapat bergerak apabila tindakan luluhawa terjadi ke atasnya akibat dari saiznya yang besar .  Ini terjadi apabila kadar luluhawa melebihi kadar tersebut di angkut oleh agen-agen hakisan. dengan .    c.   Tanah terangkut – merupakan tanah yang diangkut oleh agen hakisan sama ada air, angin, glasier atau graviti. Tanah yang diangkut oleh air akan menghasilkan kerikil, pasir, kelodak dan tanah liat. Tanah yang dipindahkan oleh graviti merupakan tanah runtuh, batu runtuh dan aliran lumpur.