Kohesi Tanah: Konsep, Kontribusi Geser, dan Karakteristik Tanah

Pendahuluan

Kohesi tanah adalah konsep fundamental dalam mekanika tanah dan rekayasa geoteknik yang sangat menentukan bagaimana tanah berperilaku di bawah beban geser seperti pada lereng, pondasi, dan dinding penahan tanah. Tanpa pemahaman mendalam tentang kohesi, banyak kegagalan tanah seperti longsor atau runtuhnya struktur bawah tanah dapat terjadi karena desain tidak sesuai dengan karakteristik tanah yang sebenarnya. Pada artikel ini kita akan mengulas secara komprehensif konsep kohesi tanah, bagaimana mekanisme terbentuknya, kontribusinya terhadap kuat geser, faktor-faktor yang mempengaruhi, perbedaan antara tanah lempung dan tanah granular, hingga peran kohesi dalam stabilitas tanah. Pada setiap bagian akan disertakan sumber jurnal dan publikasi ilmiah yang bisa diakses tanpa login agar referensinya kuat dan kredibel.

Definisi Kohesi Tanah

Definisi Kohesi Tanah Secara Umum

Kohesi tanah dalam konteks geoteknik secara umum dapat dipahami sebagai gaya tarik-menarik antara partikel-partikel tanah yang membantu tanah menahan gaya geser meskipun tidak ada tekanan normal yang bekerja pada bidang geser. Dalam ilmu mekanika tanah, kohesi sering kali digambarkan sebagai salah satu parameter utama dari kekuatan geser tanah yang terjadi selain dari sudut geser dalam (internal friction angle). Tanah yang memiliki kohesi umumnya menunjukkan kecenderungan untuk tetap terikat dan tidak mudah runtuh pada kondisi tertentu dibandingkan tanah yang tidak kohesif. ([Lihat sumber Disini - geoengineer.org])

Definisi Kohesi Tanah dalam KBBI

Menurut Kamus Besar Bahasa Indonesia (KBBI) dan berbagai literature geologi serta tanah, kohesi dapat diartikan sebagai gaya tarik-menarik antar molekul yang menyebabkan partikel-partikel tanah saling menahan satu sama lain. Kohesi ini lebih jelas tampak pada tanah dengan fraksi halus seperti tanah lempung (clay) yang partikel-partikelnya lebih kecil dan memiliki kecenderungan untuk saling menempel. Meskipun definisi KBBI tidak secara eksplisit membahas geoteknik, esensinya tetap menunjukkan peran gaya intermolekuler dalam mempertahankan struktur tanah. ([Lihat sumber Disini - repository.uhn.ac.id])

Definisi Kohesi Tanah Menurut Para Ahli

Para ahli tanah dan geoteknik memberikan definisi kohesi dari berbagai perspektif:

1. Menurut teori Mohr-Coulomb, kohesi merupakan komponen dari kekuatan geser tanah yang muncul sebagai intercept pada sumbu tegangan geser (shear stress) saat tegangan normal nol, yang menunjukkan besarnya gaya yang dibutuhkan untuk memicu keruntuhan geser tanpa adanya tekanan normal. ([Lihat sumber Disini - researchgate.net])

2. Menurut teori tanah klasik dalam soil mechanics, kohesi dianggap sebagai gaya tarik antara partikel tanah yang terutama dihasilkan oleh gaya elektrostatik, tekanan kapiler dan efek kimia antar mineral tanah. ([Lihat sumber Disini - en.wikipedia.org])

3. Dalam tinjauan geotechnical engineering, kohesi dipandang sebagai parameter kekuatan yang menunjukkan kontribusi retensi partikel tanah terhadap medan tegangan geser hingga tanah mencapai titik keruntuhan. ([Lihat sumber Disini - en.wikipedia.org])

4. Menurut literatur teknik sipil kontemporer, kohesi tanah dicapai dari hasil uji laboratorium seperti uji geser langsung dan uji triaksial yang memberikan nilai empiris untuk parameter ini pada berbagai jenis tanah. ([Lihat sumber Disini - repository.unilak.ac.id])

Keterangan definisi ahli menunjukkan pentingnya kohesi sebagai parameter fundamental dalam analisis kestabilan tanah dan perencanaan struktur bawah tanah.

Sumber dan Mekanisme Terbentuknya Kohesi

Kohesi tanah terbentuk dari kombinasi beberapa mekanisme fisik dan kimia yang bergantung pada komposisi tanah, keadaan kelembaban, dan struktur unsur tanah. Tanah yang memiliki fraksi halus seperti tanah lempung cenderung memiliki kohesi yang lebih tinggi dibandingkan tanah berbutir kasar karena gaya antar partikel yang lebih dominan. ([Lihat sumber Disini - sciencedirect.com])

Secara mikroskopis, kohesi dapat berasal dari gaya van der Waals antara partikel mineral, tekanan kapiler di dalam pori-pori tanah yang sebagian terisi air, gaya elektrostatik antara permukaan partikel yang bermuatan, atau dari hasil cementation akibat ikatan mineral diantaranya kandungan oksida atau kapur yang bekerja mengikat partikel kecil. ([Lihat sumber Disini - en.wikipedia.org])

Pada tanah jenuh, misalnya tanah lempung dalam kondisi basah, kohesi nyata dapat muncul dari gaya kapiler yang bekerja pada antarmuka air-tanah sehingga memberikan kontribusi pada tahanan geser secara total. Sementara itu pada tanah tidak jenuh, kohesi dapat dipengaruhi oleh tegangan hisap air atau suction yang terjadi di pori-pori tanah yang mengikat partikel lebih kuat. ([Lihat sumber Disini - researchgate.net])

Mekanisme ini juga dapat dipengaruhi oleh perubahan kimia tanah seperti reaksi pozzolan atau pencampuran stabilizer sehingga meningkatkan ikatan antar partikel yang nyata dalam jangka waktu tertentu. Studi stabilitas tanah yang menggunakan penambahan bahan tertentu menunjukkan bahwa kohesi tanah dapat meningkat karena reaksi kimia yang menghasilkan ikatan lebih kuat antar partikel. ([Lihat sumber Disini - repositori.uma.ac.id])

Kontribusi Kohesi terhadap Kuat Geser

Kuat geser tanah adalah kemampuan tanah untuk menahan gaya geser yang bekerja hingga mencapai batas keruntuhan atau yield. Dalam teori Mohr-Coulomb, kuat geser tanah secara umum dirumuskan sebagai kombinasi dari kohesi (c) dan kontribusi dari sudut geser dalam (φ). Kedua parameter ini menjadi inti dari analisis kestabilan tanah. ([Lihat sumber Disini - en.wikipedia.org])

Kohesi berkontribusi pada komponen awal dari kuat geser sebelum gaya geser meningkat signifikan. Dengan kata lain, semakin tinggi nilai kohesi tanah, semakin besar kemampuan tanah untuk menahan gaya geser awal meskipun tekanan normal rendah. Kontribusi ini sangat penting terutama pada tanah halus seperti lempung yang ketika ditekan akan menunjukkan perilaku plastis dan kohesif. ([Lihat sumber Disini - geoengineer.org])

Dalam banyak penelitian geoteknik, kohesi dianggap sebagai parameter yang meningkatkan intercept pada kurva tegangan-tegangan geser saat digambarkan melalui uji triaksial atau uji geser langsung. Parameter ini sangat penting dalam merancang lereng, pondasi, struktur bawah tanah, dan perkerasan jalan karena menunjukkan seberapa kuat tanah dapat menahan keruntuhan geser sebelum partikel terlepas atau bergeser. ([Lihat sumber Disini - repository.unilak.ac.id])

Korelasi empiris antara kohesi dan indeks plastisitas tanah juga menunjukkan bahwa tanah lempung dengan indeks plastisitas tinggi cenderung memiliki kohesi lebih besar, yang juga berkontribusi pada nilai kuat geser total tanah. ([Lihat sumber Disini - researchgate.net])

Faktor-Faktor yang Mempengaruhi Kohesi

Berbagai faktor mempengaruhi besar kecilnya kohesi tanah. Di antaranya komposisi butiran tanah, kadar air, indeks plastisitas, dan kondisi fisik maupun kimia tanah.

Komposisi tanah seperti persentase fraksi halus (clay) sangat menentukan kohesi karena butiran halus memberikan area kontak yang besar antar partikel sehingga interaksi gaya antar partikel lebih dominan. Tanah dengan fraksi halus yang tinggi biasanya memiliki kohesi lebih besar dibandingkan tanah berbutir kasar. ([Lihat sumber Disini - sciencedirect.com])

Kadar air tanah juga berpengaruh kuat; tanah yang sangat kering mungkin memiliki ikatan kapiler rendah sehingga kohesi menurun, sedangkan tanah yang sedikit basah justru dapat memiliki kohesi tinggi akibat tegangan kapiler dalam pori-porinya. Namun jika tanah terlalu jenuh, kohesi dapat menurun karena efek pelumasan antara partikel akibat lapisan air yang terlalu tebal. ([Lihat sumber Disini - journal.unrika.ac.id])

Indeks plastisitas tanah menunjukkan seberapa besar tanah mampu mengalami deformasi plastis sebelum rusak; tanah dengan indeks plastisitas tinggi biasanya memiliki kohesi yang lebih besar karena kemampuan butiran halus untuk saling menempel lebih panjang sebelum keruntuhan. ([Lihat sumber Disini - researchgate.net])

Selain itu, proses stabilisasi tanah seperti penambahan bahan kimia atau stabilizer tertentu juga dapat meningkatkan kohesi dengan memperkuat ikatan antar partikel tanah. ([Lihat sumber Disini - repositori.uma.ac.id])

Kohesi Tanah Lempung dan Tanah Granular

Tanah lempung (clay soils) umumnya menunjukkan kohesi yang tinggi karena ukuran partikel halus dan gaya elektrostatik antarmolekul yang kuat. Kohesi tanah lempung juga berkontribusi besar pada kuat geser tanah ketika tekanan normal rendah, dan perilaku plastisnya membuat tanah lempung menunjukkan gaya tarik antar partikel yang lebih nyata. ([Lihat sumber Disini - sciencedirect.com])

Sebaliknya, tanah granular seperti pasir atau kerikil memiliki kohesi yang sangat rendah atau hampir nol karena butiran kasar hanya mengandalkan interlocking mekanis dan gesekan antar butiran untuk menahan gaya geser. Tanah granular lebih banyak bergantung pada sudut geser internal untuk tahanan shearnya. ([Lihat sumber Disini - en.wikipedia.org])

Perbedaan sifat ini penting dalam desain geoteknik karena tanah lempung lebih rentan terhadap perubahan kadar air dan plastisitas, sementara tanah granular cenderung lebih stabil dalam berbagai kondisi kelembaban, meskipun tidak memiliki kohesi yang signifikan. ([Lihat sumber Disini - en.wikipedia.org])

Peran Kohesi dalam Stabilitas Tanah

Kohesi memainkan peran sentral dalam stabilitas tanah, terutama pada struktur seperti lereng, pondasi dangkal, dan dinding penahan tanah. Nilai kohesi yang tinggi dapat meningkatkan margin keamanan tanah terhadap keruntuhan geser, sehingga desain lereng atau pondasi menjadi lebih aman dan tahan terhadap deformasi akibat beban geser. ([Lihat sumber Disini - en.wikipedia.org])

Analisis kestabilan lereng sering kali melibatkan perhitungan parameter kohesi dan sudut geser internal tanah untuk menentukan faktor keselamatan terhadap keruntuhan. Tanah dengan kohesi rendah akan menunjukkan risiko longsor atau runtuh yang lebih tinggi, terutama pada kondisi jenuh atau beban lateral tinggi. ([Lihat sumber Disini - en.wikipedia.org])

Dalam perencanaan pondasi struktur, kohesi membantu menentukan daya dukung tanah di bawah pondasi. Tanah yang lebih kohesif dapat menahan beban vertikal dan lateral dengan lebih baik sebelum mengalami deformasi plastis atau keruntuhan geser. ([Lihat sumber Disini - repository.unilak.ac.id])

Kesimpulan

Kohesi tanah adalah parameter fundamental dalam mekanika tanah dan rekayasa geoteknik yang mencerminkan gaya tarik-menarik antar partikel tanah yang membantu tanah untuk menahan gaya geser. Kohesi berasal dari mekanisme fisik seperti gaya kapiler, elektrostatik, dan cementation serta dipengaruhi oleh kondisi komposisi tanah, kadar air, dan karakteristik plastisitas tanah. Parameter ini sangat menentukan kuat geser tanah dan karenanya perannya tidak bisa diabaikan dalam perancangan struktur bawah tanah dan analisis kestabilan tanah. Tanah lempung menunjukkan kohesi yang lebih tinggi dibandingkan tanah granular, yang membuatnya menahan kuat geser lebih baik terutama pada kondisi tekanan normal rendah. Secara keseluruhan, pemahaman yang mendalam tentang kohesi tanah sangat penting bagi insinyur geoteknik dalam desain lereng, pondasi, dinding penahan, dan struktur tanah lainnya untuk memastikan stabilitas dan keamanan konstruksi.