Pengujian penetrasi kerucut

Truk CPT yang dioperasikan oleh USGS.

Simbol yang digunakan dalam gambar teknik.

Versi penyederhanaan penetrometer kerucut.

Pengujian penetrasi kerucut (dikenal juga sebagai pengujian penetrometer kerucut, sondir, atau CPT) adalah metode yang digunakan untuk menentukan sifat rekayasa geoteknik tanah dan delineasi stratigrafi tanah. Pengujian ini pertama kali dikembangkan pada tahun 1950-an di Laboratorium Mekanika Tanah di Delft, Belanda untuk menyelidiki tanah lunak. Berdasarkan sejarah ini, pengujian ini seringkali juga disebut sebagai "pengujian kerucut Belanda". Saat ini, CPT menjadi salah satu metode penyelidikan tanah yang paling sering digunakan dan diterima di seluruh dunia.

Metode pengujian terdiri dari penekanan kerucut terinstrumentasi, dengan ujung kerucut mengarah ke bawah, ke dalam tanah pada laju yang terkontrol (laju yang diterima di antara 1,5 -2,5 cm/s). Resolusi CPT dalam delineasi lapisan stratigrafi bergantung pada dimensi ujung kerucut, dengan ujung kerucut tipikal memiliki luas penampang 10 atau 15 cm², atau diameter berturut-turuf 3,6 dan 4,4 cm. Penetrometer subtraksi ultraminiatur sangat awal (luas penampang 1 cm²) telah dikembangkan dan digunakan pada program perancangan tanah/struktur sistem peluncur peluru kendali balistik (MGM-134 Midgetman) pada 1984 di Earth Technology Corporation, Long Beach, California.

Sejarah dan pengembangan

Hasil pengujian penetrasi kerucut: tahanan dan friksi di sebelah kiri, rasio friksi (%) di sebelah kanan.

Penggunaan awal CPT terutama digunakan untuk menentukan data sifat geoteknik tanah berupa daya dukung tanah. Penetrometer kerucut awal melibatkan pengukuran mekanis sederhana dari tahanan penetrasi total untuk menekan alat dengan ujung kerucut ke dalam tanah. Metode lain digunakan untuk memisahkan tahanan total terukur ke dalam beberapa komponen yang dibangkitkan oleh ujung kerucut ("friksi ujung") dan friksi dibangkitkan oleh rangkaian batang. Selimut friksi ditambahkan untuk mengkuantifikasi komponen friksi ini dan membantu menentukan kekuatan kohesi tanah pada tahun 1960-an.^[1] Pengukuran elektronik dimulai pada 1948 dan disempurnakan lebih lanjut pada awal 1970-an.^[2] Kerucut elektronik CPT paling modern saat ini menggunakan transduser tekanan dengan filter untuk mengumpulkan data tekanan air pori. Filter biasanya terletak di ujung kerucut (disebut posisi U1), tepat di belakang ujung kerucut (posisi U2, paling umum), atau di belakang selimut friksi (posisi U3). Data tekanan air pori membantu menentukan stratigrafi dan utamanya digunakan untuk mengoreksi nilai friksi ujung dari efek ini. Pengujian CPT yang juga mengumpulkan data piezometer disebut pengujian CPTU. Peralatan pengujian CPT dan CPTU secara umum memajukan kerucut menggunakan pompa hidrolik yang dipasang pada kendaraan sangat stabil atau menggunakan angkur sekrup sebagai tolakan gaya. Satu keuntungan CPT dibandingkan pengujian penetrasi standar (SPT) adalah memiliki profil parameter tanah yang lebih kontinu, dengan data dicatat pada interval tipikal 20 cm, tetapi dapat dilakukan dengan interval sebesar 1 cm.

Manufaktur peranti penyelidik penetrometer kerucut dan sistem perolehan data di antaranya Hogentogler (telah diakuisisi oleh Vertek Division, Applied Research Associates),^[3][4] GeoPoint Systems BV,^[5] dan Pagani Geotechnical Equipment.^[6]

Sifat pengujian lapangan tambahan

Selain kerucut mekanik dan elektornik, sejumlah peralatan yang tergabung CPT lainnya telah dikembangkan selama bertahun-tahun untuk menyediakan informasi bawah tanah tambahan. Salah satu alat canggih yang umum ditambahkan selama pengujian CPT adalah perangkat geofon untuk mengumpulkan kecepatan gelombang geser dan gelombang tekan seismik. Data ini membantu menentukan modulus geser dan rasio Poisson di setiap interval melalui kolom tanah untuk menganalisis likuefaksi tanah dan kekuatan tanah saat regangan kecil. Rekayasawan menggunakan kecepatan gelombang geser dan modulus geser untuk menentukan perilaku tanah di bawah beban getaran dan regangan kecil. Peralatan tambahan seperti fluoresensi diinduksi laser, fluoresensi sinar-X,^[7] konduktivitas/resistivitas tanah,^[8] pH, suhu, serta peralatan dan kamera membran antarmuka untuk merekam citra video juga semakin meningkat kecanggihannya yang digunakan bersama dengan peralatan CPT.

Peralatan tambahan bersama CPT yang digunakan di Britania Raya, Belanda, Jerman, Belgia, dan Prancis adalah kerucut piezometer yang digabungkan dengan magnetometer triaksial. Peralatan ini digunakan untuk melakukan percobaan yang memastikan pengujian, lubang bor, dan tiang, tidak mengenai persenjataan belum meledak (UXO) atau gagal meledak. Magnetometer di dalam kerucut mendeteksi material yang mengandung besi sebesar 50 kg atau lebih di dalam radius hingga sekitar 2 m dari alat bergantung pada material, orientasi, dan kondisi tanah.

Standar dan penggunaan

CPT untuk penggunaan geoteknik distandardisasi pada 1986 di dalam Standar ASTM D3441 (versi terbaru diterbitkan pada 2016). ISSMGE menyediakan standar internasional untuk CPT dan CPTU. Kemudian, ASTM membahas penggunaan CPT pada berbagai karakterisasi lingkungan tapak dan aktivitas pemantauan air tanah.^[9][10][11] Untuk penyelidikan tanah geoteknik, CPT lebih populer dibandingkan dengan SPT sebagai metode penyelidikan tanah karena peningkatan akurasi, kecepatan pengujian, profil tanah yang lebih kontinu, dan mengurangi biaya dibanding metode pengujian tanah lainnya. Kemampuan untuk mempercanggih peralatan pengujian lapangan tambahan menggunakan anjungan pengeboran CPT tekan langsung, seperti peralatan seismik yang telah dijelaskan sebelumnya, mempercepat proses pengambilan data.

Referensi

1. Begemann, H. K. S (1965). "The Friction Jacket Cone as an Aid in Determining the Soil Profile" (PDF). 6th International Conference on Soil Mechanics and Foundation Engineering. Montreal, Quebec, Kanada. I: 17–20. 
2. De Reister, Jacobus (1971). "Electric Penetrometer for Site Investigations". Journal of the Soil Mechanics and Foundations Division. 97 (2): 457–472. doi:10.1061/JSFEAQ.0001552.  Parameter |publsiher= yang tidak diketahui mengabaikan (|penerbit= yang disarankan) (bantuan)
3. "CPT Equipment". Hogentogler & Co., Inc. Diarsipkan dari versi asli tanggal March 4, 2016.  Parameter |url-status= yang tidak diketahui akan diabaikan (bantuan)
4. "CPT Cones and Data Acquisition Systems - Vertek CPT". Applied Research Associates, Inc. 2016. 
5. "Geopoint.nl". Geopoint Systems BV. 2016. 
6. "CPT - Cones and Acquisition Systems". Pagani Geotechnical Equipment. 2015. Diarsipkan dari versi asli tanggal 2021-06-22. Diakses tanggal 2023-01-10. 
7. "Home | Chemistry Division". chemistry.nrl.navy.mil. Diarsipkan dari versi asli tanggal 2007-08-21. Diakses tanggal 20 April 2015. 
8. Strutynsky, A.I.; Sandiford, R.; Cavaliere, D. (1991). "Use of Piezometric Cone Penetration Testing with Electrical Conductivity Measurements (CPTU-EC) for Detection of Hydrocarbon Contamination in Saturated Granular Soils". Current Practices in Ground Water and Vadose Zone Investigations. Standar Pengujian dan Material Amerika Serikat: 169–182. doi:10.1520/STP19127S. ISBN 978-0-8031-1462-3. 
9. ASTM D606-17 - Standard Practice for Using the Electronic Piezocone Penetrometer Tests for Environmental Site Characterization and Estimation of Hydraulic Conductivity. West Conshohocken, PA: Standar Pengujian dan Material Amerika Serikat. 2017. doi:10.1520/D6067_D6067M-17. 
10. ASTM D6001-20 - Standard Guide for Direct-Push Groundwater Sampling for Environmental Site Characterization. West Conshohocken, PA: Standar Pengujian dan Material Amerika Serikat. 2020. doi:10.1520/D6001_D6001M-20. 
11. Strutynsky, A.I.; Sainey, T. (1992). "Use of the Piezometric Cone Penetration Test and Penetrometer Groundwater Sampling for Volatile Organic Contaminant Plume Detection". Current Practices in Ground Water and Vadose Zone Investigations. Standar Pengujian dan Material Amerika Serikat: 199–214. doi:10.1520/STP19129S. ISBN 978-0-8031-1462-3. 

Bibliografi

• Lunne, T.; Robertson, P.K.; Powell, J.J.M. (1997). Cone Penetration Testing in Geotechnical Practice (edisi ke-1). CRC Press. doi:10.1201/9781482295047. 
• Meigh, A.C. (1987). Cone Penetration Testing - Methods and Interpretation (edisi ke-Revised). Oxford: Butterworth-Heinemann. ISBN 978-1483108605. 
• ASTM D3441-16 - Standard Test Method for Mechanical Cone Penetration Testing of Soils. West Conshohocken, PA: Standar Pengujian dan Material Amerika Serikat. 2016. doi:10.1520/D3441-16. 
• ASTM D5778-20 - Standard Test Method for Electronic Friction Cone and Piezocone Penetration Testing of Soils. West Conshohocken, PA: Standar Pengujian dan Material Amerika Serikat. 2020. doi:10.1520/D5778-20. 
• "International Reference Test Procedure for CPT and CPTU". Twelfth European Conference on Soil Mechanics and Geotechnical Engineering {Proceedings). Amsterdam: International Society of Soil Mechanics and Geotechnical Engineering (ISSMGE). 3. 1999. ISBN 9058090477. 
• Mayne, Paul; Auxt, Jay A.; Mitchell, James K.; Yilmaz, Recep (4–5 Oktober 1995). "U.S. National Report on CPT" (PDF). Proceedings, International Symposium on Cone Penetration Testing, Vol. 1 (CPT '95). Linköping, Sweden: Swedish Geotechnical Society. hlm. 263–276. Diakses tanggal 26 September 2011.