Pengaruh mineral lempung terhadap potensi hakisan tanah bercerun berdasarkan mekanisme penyerakan dan pengasingan

Abstract

Mineral lempung merupakan bahan mudah terhakis yang wujud sebagai sebahagian komponen tanah baki dengan litologi batuan yang berbeza. Serakan dan pengasingan merupakan mekanisme hakisan utama apabila mineral lempung berinteraksi dengan air. Kemampuan tanah untuk terhakis secara permukaan dan dalaman berpotensi untuk menyumbang kepada kejadian tanah runtuh. Objektif kajian ini dijalankan untuk mencirikan sifat fiziko-kimia tanah baki, menentukan kebolehupayaan serakan tanah berdasarkan jenis mineral lempung, mengukur morfometrik rekahan dan menentukan kadar pengasingan bagi melihat kebolehupayaan tanah untuk terhakis di bawah pengaruh penyerakan dan daya aliran air. Pengukuran kadar pengasingan tanah dijalankan melalui simulasi flum menggunakan sampel tanah kering manakala ujian penyerakan lubang pin menggunakan sampel tanah lembab. Kawasan persampelan tanah baki melibatkan beberapa kawasan cerun di negeri Sabah, Selangor, Kedah dan Negeri Sembilan dengan berpandukan kepada tiga jenis batuan induk yang berbeza (igneus, metamorf, sedimen). Berdasarkan analisis sifat indeks, tanah baki sedimen merekodkan kandungan lempung (Lg) yang lebih tinggi dengan julat 3.08–43.70% berbanding tanah baki igneus (1.49–5.08%) dan metamorf (0.26–9.30%). Tanah baki sedimen mempunyai kewujudan mineral dominan seperti kuarza di samping variasi mineral lempung seperti kaolinit, ilit, montmorilonit dan vermikulit yang mempengaruhi kapasiti pengembangan-pengecutan tanah. Analisis tahap serakan menunjukkan mineral lempung montmorilonit lebih cenderung untuk terserak diikuti ilit, kaolinit dan vermikulit. Analisis morfometrik rekahan tanah menunjukkan tanah terserak merekodkan nilai faktor intensiti rekahan (CIF) dan faktor ketumpatan rekahan (CDF) yang lebih tinggi berbanding tanah tidak terserak dengan masing-masing berjulat 16.70–28.20% dan 27.99–38.90%. Nilai pengasingan tanah terserak yang ditentukan daripada simulasi flum adalah lebih rendah dengan julat 0.000174–0.000328 kg/m2/s berbanding nilai pengasingan daripada ujian penyerakan lubang pin dengan julat 0.01252–0.02055 kg/m2/s. Analisis komponen prinsipal (PCA) menjelaskan hakisan dalaman adalah dipengaruhi oleh faktor serakan tanah manakala hakisan permukaan lebih dipengaruhi oleh daya dan kuasa aliran air. Pemerhatian menunjukkan tindakan aliran air di permukaan tanah menyebabkan hakisan mengufuk lebih dominan berbanding hakisan menegak akibat pembebasan tekanan ke atas permukaan yang luas. Sebaliknya, penumpuan aliran air di dalam ruang terkekang (confined) di dalam tanah menyebabkan penumpukan tenaga di kawasan yang lebih kecil sekaligus menyebabkan hakisan menegak lebih dominan berbanding hakisan mengufuk. Keadaan ini menyumbang kepada pembukaan rongga tanah secara paip dan mengurangkan ketumpatan tanah lalu membentuk zon lemah di dalam tanah. Secara keseluruhannya, kadar pengasingan minimum tanah untuk terhakis secara dalaman adalah 66 kali ganda lebih tinggi berbanding hakisan permukaan. Keadaan ini membuktikan kapasiti ketahanan tanah terhadap hakisan adalah sangat rendah di sub-permukaan berbanding permukaan walaupun tindakan air lebih dominan di permukaan. Dominasi hakisan dalaman berbanding permukaan juga menyebabkan kaviti tanah meningkat secara agresif di bawah pengaruh serakan dan berpotensi membentuk zon lemah yang mampu mengganggu struktur tanah. Penemuan ini juga menunjukkan faktor hakisan dalaman tanah perlu diberi perhatian dalam menilai kestabilan cerun tanah terserak bagi mengawal risiko pembentukan satah gelinciran yang berpotensi menyebabkan kejadian tanah runtuh.