Semua hampir semua struktur Teknik Sipil bertumpu pada tanah yang terdiri dari berbagai partikel dengan sejumlah rongga di antaranya. Rongga ini sebagian atau seluruhnya diisi dengan air atau udara dan membantu menstabilkan perilaku tanah.
Artikel ini dikhususkan sepenuhnya untuk sifat-sifat dasar tanah seperti porositas, rasio pori, kadar air, berat satuan, dll. Dan hubungan antara sifat-sifat tanah yang berbeda.
Diagram Fase:
Diagram yang menggambarkan komponen-komponen tanah disebut diagram fase.
Diagram yang mewakili ketiga komponen tanah yaitu, padatan, udara dan air disebut diagram tiga fasa, (gambar 2.1). Diagram yang menunjukkan hanya dua komponen tanah yaitu padatan dan udara atau padatan dan air disebut diagram dua fasa, (gambar 2.2 dan 2.3)
Massa tanah umumnya merupakan sistem tiga fase karena mengandung padatan tanah bersama dengan air dan udara. Ruang yang ditutupi oleh air dan udara dalam massa tanah disebut rongga. Kekosongan ini terkadang terisi penuh dengan air dan terkadang dengan air dan udara. Bila rongga terisi penuh dengan air, massa tanah disebut jenuh penuh dan bila sebagian diisi oleh air dan sebagian lagi oleh udara, massa tanah disebut jenuh sebagian.
Tanah disebut kering bila rongga-rongganya hanya terisi udara. Ketiga unsur penyusun massa tanah tersebut tidak menempati ruang yang terpisah tetapi terkurung di antara partikel-partikel tanah padat yang membentuk bahan kompleks, yang sifat-sifatnya bergantung pada persentase relatif unsur-unsur tersebut. 
Hubungan berikut dapat dibangun dari gambar 2.6:
Di alam, ketiga komponen tanah tidak pernah menempati ruang yang terpisah, namun untuk keperluan perhitungan akan lebih mudah untuk menunjukkan ketiga unsur yang menempati ruang terpisah tersebut seperti yang ditunjukkan pada Gambar 2.6.
Membiarkan
V a = Volume udara
V w = Volume air
V s = Volume padatan tanah
Ma = Massa udara = 0
Mw = Massa air Mg = Massa padatan
V = Total volume massa tanah
M = Massa total tanah.
Kepadatan dan Satuan Berat:
Kepadatan massa tanah adalah perbandingan antara massa tanah (M) dengan volume (V). Itu dilambangkan dengan p. Berat satuan tanah adalah perbandingan berat tanah (W = Mg) terhadap volume (V). Ini dilambangkan dengan γ
Ï = M/V………….. (2.1)
dan γ = W/V = Mg/V (2.2)
Menempatkan nilai M dari persamaan 2.1 ke dan persamaan 2.2, kita dapatkan
γ = Ï Vg/V = Ï g … (2.3)
γ = Ïg
Massa jenis biasanya dinyatakan dalam gm/cm 3 atau t/m 3 dan satuan berat dinyatakan dalam KN/m 3 (1 gm/cm 3 = 1 t/m 3 = 9,8 KN/m 3 )
Kepadatan Padatan:
Ini adalah rasio massa partikel padat dengan volume padatan. Itu dilambangkan dengan hal.
Ï s = Ms/Vs ………. .(2.4)
Berat jenis:
Berat jenis tanah adalah perbandingan antara kerapatan padatan dengan kerapatan air. Dilambangkan dengan G dan tidak memiliki satuan.
G= Ps/Pw= γs/γw […γ s = P s g dan γ w = P w g]
Gravitasi spesifik mungkin benar atau absolut, gravitasi spesifik semu atau curah atau massa. Jika rongga yang ada dalam partikel tanah dikecualikan untuk menentukan volume sebenarnya dari padatan, berat jenis yang diperoleh disebut berat jenis benar atau mutlak. Jika massa tanah dianggap termasuk rongga juga, berat jenis yang diperoleh dikenal sebagai berat jenis semu atau curah atau berat jenis massa. Ini dilambangkan dengan G m
G m = γ/γ m
Jika tidak ada yang ditentukan, berat jenis ‘G’ berarti berat jenis padatan tanah.
Kepadatan Kering:
Kepadatan kering atau berat satuan kering adalah rasio berat padatan terhadap volume total massa tanah. Ini dilambangkan dengan γ d
γ d = W · s /v
Kepadatan Jenuh (Atau Bobot Satuan Jenuh ):
Berat satuan jenuh massa tanah adalah perbandingan antara berat jenuh tanah dengan volume total. Ini dilambangkan dengan γ sat –
Kepadatan Terendam (Atau Berat Satuan Terendam):
Bobot satuan terendam adalah perbandingan antara berat terendam tanah terhadap volume total massa tanah. Ini dilambangkan dengan γ
γ = (W s ) sub /V
Ketika massa tanah terendam, beratnya berkurang karena daya apung. Berat massa tanah yang terendam, (Ws) sub, sama dengan berat di udara dikurangi berat air yang dipindahkan oleh massa tanah. Kepadatan terendam juga didefinisikan sebagai
γ = γ sat -γ w
Derajat Kejenuhan :
Derajat kejenuhan suatu massa tanah adalah perbandingan antara volume air yang ada dalam massa tanah dengan volume rongga dalam massa tanah. Ini dilambangkan dengan S r . Ia tidak memiliki satuan. Jika rongga terisi penuh dengan air, maka tanah dikatakan jenuh dan nilai S r adalah 1. Jika rongga terisi penuh dengan udara yaitu tanah kering sempurna maka
Sr = Vw /Vv
Untuk tanah jenuh penuh, S r = 1
Untuk tanah kering, S r = 0
Persentase Kekosongan Udara:
Ini adalah rasio volume rongga udara V av dengan volume total massa tanah V. Ini dilambangkan dengan V a . Ia tidak memiliki satuan dan dinyatakan dalam persentase.
V a = V av /V
Rasio Kekosongan:
Rasio rongga suatu massa tanah adalah rasio volume total rongga terhadap volume padatan dalam massa tanah. Dilambangkan dengan e.
e = V v / V s
Rasio pori adalah ukuran kepadatan massa tanah tertentu. Ini digunakan dalam menghitung parameter tanah seperti berat satuan, permeabilitas, gradien hidrolik kritis, tingkat pemadatan dll.
Porositas:
Porositas suatu massa tanah adalah perbandingan antara volume total rongga dengan volume total massa tanah. Itu dilambangkan dengan n.
Indeks Kepadatan (Atau Kepadatan Relatif):
Kekompakan massa tanah alami dapat dinyatakan dengan indeks kerapatan. Ini didefinisikan sebagai rasio perbedaan antara rasio pori dalam keadaan paling longgar dari massa tanah dan rasio pori alaminya terhadap perbedaan antara rasio pori dalam keadaan paling longgar dan terpadat dari massa tanah. Ini dilambangkan dengan l D .
I D = e maks -e/e maks -e min
Di mana
e max = angka pori massa tanah dalam keadaan paling longgar
e min = angka pori massa tanah adalah keadaan terpadatnya
e = angka pori alami dari massa tanah.
Indeks kerapatan terutama berkaitan dengan tanah tanpa kohesi ketika e = e max yaitu, endapan alami tanah dalam bentuk lepas maka = 0 dan ketika endapan alami dalam bentuk terpadat yaitu e = emin maka Id = 1. Ketika endapan tanah alami berada dalam keadaan antara, nilai bervariasi antara 0 dan 1. Tanah dengan kohesi kurang dapat digambarkan sebagai sangat gembur, gembur, padat sedang, padat, dan sangat padat bergantung pada nilai kerapatan relatif atau indeks kerapatan. Tabel 2.2 menunjukkan keadaan pemadatan indeks kerapatan tanah tanpa kohesi.
Kadar Air atau Kadar Air:
Ini didefinisikan sebagai rasio berat air dalam massa tanah terhadap berat padatan tanah. Ini dilambangkan dengan m dan dinyatakan dalam persentase. Ia tidak memiliki satuan
M = W w / W s × 100
Kadar air juga dapat dinyatakan sebagai air bebas yang tersedia dalam massa tanah.
Air yang terdapat dalam rongga-rongga suatu massa tanah disebut air tanah.
Air tanah dapat diklasifikasikan secara luas menjadi dua jenis:
(a) Air bebas atau air gravitasi
(b) Menyimpan air.
Air yang bebas bergerak melalui massa tanah di bawah pengaruh gravitasi dikenal sebagai air bebas. Air ini dapat dihilangkan dengan mudah dari tanah dengan memanaskan massa tanah pada suhu 105°C hingga 110°C.
Air yang ditahan adalah bagian dari air yang ditahan di dalam pori-pori tanah oleh beberapa gaya yang ada di dalam pori-pori tersebut. Air ini tidak bebas bergerak di bawah pengaruh gravitasi dan tidak dapat dihilangkan dengan mudah.
Air yang ditahan dapat dibagi menjadi tiga jenis:
(a) Air struktural
(b) Air yang terserap
(c) Air kapiler.
Air struktural adalah air yang secara kimiawi tergabung dalam struktur kristal mineral tanah dan dapat dihilangkan hanya dengan merusak strukturnya. Air yang terserap, juga disebut sebagai air higroskopis atau kelembapan kontak atau kelembapan permukaan yang dilarang adalah bagian dari air tanah yang menyerap partikel tanah secara bebas dari atmosfer oleh gaya tarik fisik dan ditahan oleh gaya adhesi.
Air kapiler adalah air yang ditahan di celah-celah tanah karena gaya kapiler. Pengetahuan tentang kadar air dalam massa tanah sangat penting dalam mengendalikan operasi pemadatan tanah, dalam menentukan batas konsistensi, untuk menghitung kestabilan semua jenis pekerjaan tanah dan pondasi.
