I nte rna t io na l J o urna l o f   Appl ied P o wer   E ng i neer ing   ( I J AP E )   Vo l.  1 5 ,   No .   3 Sep tem b er   20 2 6 ,   p p .   1 3 8 6 ~ 1 398   I SS N:  2252 - 8 7 9 2 DOI 1 0 . 1 1 5 9 1 /ijap e . v 1 5 . i 3 . pp 1 3 8 6 - 1 3 9 8           1386     J o ur na l ho m ep a g e h ttp : // ija p e. ia esco r e. co m/   Ana ly sis  a mixt u r es o ben tonite p a lm kernel sh ell c ha rcoa l and  ma g nesium  sulfat e ( M g SO 4 )  f o re ducing  gro unding  resista nce  using  rod - type  ele ctrodes a v a ry in g  so il dept hs       F er ry   Ra hm a t   Astia nta   B uk it ,   Na em a h M ub a ra ka h ,   Adria n Sin a g a   D e p a r t me n t   o f   El e c t r i c a l   En g i n e e r i n g ,   F a c u l t y   o f   En g i n e e r i n g ,   U n i v e r s i t a s S u ma t e r a   U t a r a ,   M e d a n ,   I n d o n e si a       Art icle  I nfo     AB S T RAC T   A r ticle  his to r y:   R ec eiv ed   Dec   5 ,   2 0 2 5   R ev is ed   J u l 2 9 ,   2 0 2 6   Acc ep ted   Au g   1 5 ,   2 0 2 6       g ro u n d in g   s y ste m   is  a n   e ss e n ti a e lec tri c a sa fe ty   m e c h a n ism   d e sig n e d   to   p ro tec h u m a n a n d   e q u i p m e n fr o m   d ist u rb a n c e su c h   a li g h tn i n g - in d u c e d   su rg e   c u rre n ts  o sh o rt   c ircu it s.   It   o p e ra tes   b y   c h a n n e li n g   e x c e ss   c u rre n in t o   th e   g ro u n d   th r o u g h   g ro u n d in g   e lec tro d e s,  th e re b y   re d u c i n g   t h e   risk   o d a m a g e   a n d   h a z a rd s.  Hig h   g r o u n d i n g   re s istan c e   c a n   c o m p ro m ise   th e   d issip a ti o n   o f   fa u lt   c u rre n ts  a n d   o v e rv o l tag e s ,   le a d in g   t o   sa fe ty   risk s.   T h is  st u d y   f o c u se o n   re d u c in g   g ro u n d i n g   re sista n c e   th r o u g h   c h e m ica so il   trea tme n u sin g   b e n t o n i te  c o m b in e d   wit h   a   m ix tu re   o m a g n e siu m   su lfate   (M g S O a n d   p a lm  sh e ll   c h a rc o a l.   T h e   o p ti m a c o m p o siti o n   c o n sists   o 1 0 %   b e n t o n it e ,   1 0 %   n a ti v e   s o il ,   a n d   8 0 %   o f   th e   m a teria m ix t u re .   Ex p e rime n ts  we re   c o n d u c ted   a t   e lec tro d e   d e p th o 3 0   c m ,   6 0   c m ,   9 0   c m ,   a n d   1 1 0   c m .   Re su lt sh o we d   th a t   th e   in it ial   re sista n c e   o 3 1 2 . 5     a 3 0   c m   d e p th   d e c re a se d   to   8 6 . 1   ,   a n d   a 1 1 0   c m   d e p th ,   re sista n c e   d e c re a se d   fro m   1 8 6 . 5     to   5 3 . 0   .   T h e   a v e ra g e   re d u c ti o n   re a c h e d   7 7 . 4 % ,   i n d ica ti n g   th a t   th is   m a teria c o m b in a ti o n   is  h i g h l y   e f fe c ti v e   in   lo we rin g   g r o u n d i n g   re sista n c e   a n d   imp r o v i n g   s y ste m   p e rfo rm a n c e .   K ey w o r d s :   B en to n ite   Gr o u n d i n g   s y s tem   Ma g n esiu m   s u lf ate   Palm   s h ell  ch ar co al   So il r esis tiv ity   So il tr ea tm en t   T h is i a n   o p e n   a c c e ss   a rticle   u n d e r th e   CC B Y - SA   li c e n se .     C o r r e s p o nd ing   A uth o r :   Fer r y   R ah m at  Ast ian ta  B u k it   Dep ar tm en t o f   E lectr ical  E n g i n ee r in g ,   Facu lty   o f   E n g in ee r in g ,   Un iv er s itas   Su m ater Utar a   Me d an ,   I n d o n esia   E m ail:  f er r y b u k it@ u s u . ac . id       1.   I NT RO D UCT I O N   Gr o u n d i n g   s y s tem s   p r o tect  p e o p le  an d   e q u ip m e n b y   d ir ec ti n g   s u r g c u r r e n ts   f r o m   lig h t n i n g   o r   f au lts   in to   th g r o u n d ,   th er eb y   m in i m izin g   d am ag a n d   h az a r d s   [ 1 ] [ 2 ] I n a d eq u ate  g r o u n d in g   s y s tem s   ca n   d am ag elec tr ical  eq u ip m en t,  d is r u p o p er atio n s ,   an d   p o s s af ety   r is k s .   L o r esis tan ce ,   wh ich   is   in f l u en ce d   b y   s o il  ty p e,   elec tr o d ty p e,   d e p th ,   an d   s o il  co m p o s itio n ,   en s u r es  e f f ec tiv cu r r e n d is s ip atio n ,   th u s   p r e v en tin g   d am ag e   [ 3 ] [ 4 ] .   I n   I n d o n esia,  th PUI L   s tan d ar d   s ets  s af r esis tan ce   lim it  o f   5   o h m s   [ 5 ] .   Dev iatio n   o f   g r o u n d in g   r esis tan ce   f r o m   th s tan d a r d   r e q u ir es  m itig atio n   ef f o r ts ,   s u ch   as  in cr ea s in g   th n u m b er   o r   d e p th   o f   elec t r o d es  an d   a p p ly in g   s o il  tr ea tm en with   ad d itiv es   s u ch   as   B en to n ite,   NaCl,  Mg SO₄,   C u SO₄,   C aCl ₂,   o r   c ar b o n   to   r ed u ce   s o il   r esis t iv ity   ar o u n d   th e   elec tr o d es   [ 6 ] [ 8 ] .   Palm   s h ell   ch ar co al,   p r o d u c ed   t h r o u g h   th p y r o ly s is   p r o ce s s   at  tem p er atu r es  r an g in g   f r o m   5 0 0   °C   to   1 0 0 0   °C ,   co n tain s   h ig h   c o n ce n tr atio n   o f   ac t iv ated   ca r b o n   with   h y g r o s co p ic  p r o p er ties   th at  en h an ce   b o th   wate r   ab s o r p ti o n   an d   s o il  elec tr ical  co n d u ctiv ity .   Me an wh ile,   m ag n esiu m   s u lf ate  ( M g SO₄)   is   s alt  co m m o n ly   u s ed   in   s o il   tr ea tm en f o r   its   ab ilit y   to   r e d u ce   s o il  ac id ity   an d   s lo elec tr o d c o r r o s io n   [ 9 ] [ 1 0 ] .   T h er ef o r e,   co m b i n in g   th ese  two   m ater ials   in   th is   s tu d y   is   ex p ec ted   to   im p r o v t h g r o u n d in g   s y s tem s   p er f o r m an ce   b y   lo wer in g   th s o il r esis tiv ity   s u r r o u n d in g   t h elec tr o d e.   I n   p o wer   s y s tem s ,   g r o u n d in g   is   an   ess en tial  p r o tectiv m ea s u r ag ain s eq u ip m en t - d am ag in g   d is tu r b an ce s .   I p r o v id es  s af p ath   f o r   f a u lt  an d   s u r g cu r r en ts ,   en s u r in g   b o th   eq u ip m en in teg r ity   an d   p er s o n n el  s af et y .   C o m m o n   im p lem en tatio n s   in clu d e:  i )   n eu t r al  g r o u n d i n g co n n ec tin g   th s y s tem   n eu tr al   to   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I n t J Ap p l Po wer   E n g   I SS N:   2252 - 8 7 9 2       A n a lysi s   a   mixtu r es o f b en to n i te,   p a lm  ke r n el  s h ell  ch a r co a a n d     ( F err R a h ma t A s tia n t a   B u kit )   1387   ea r th ,   eith er   s o lid ly   o r   th r o u g h   im p e d an ce ,   to   lim it  o v er v o ltag es  an d   m ain tain   p r o tec tiv s elec tiv ity ii eq u ip m en t   g r o u n d i n g b o n d i n g   ex p o s ed   c o n d u ctiv p a r ts   to   g r o u n d ed   p r o tectiv e   co n d u cto r   to   k ee p   to u ch   v o ltag with in   s af lim its   d u r i n g   in s u latio n   f ailu r e;  an d   iii )   lig h tn in g - p r o tectio n   g r o u n d in g d iv er tin g   lig h tn in g   an d   s u r g c u r r e n ts   to   th ea r th   to   s af eg u ar d   s tr u ctu r es,  s y s tem s ,   an d   co n n ec ted   d e v ices   [ 1 1 ] [ 1 2 ] T h s u cc ess   o f   g r o u n d in g   s ch em es  lar g ely   d ep en d s   o n   co n s is ten tly   k ee p in g   th g r o u n d in g   r esis tan ce   lo w.   T h is   en s u r es   ef f ec tiv d is s ip atio n   o f   f au lt  c u r r en ts   an d   h elp s   p r e v en p o t en tial  r is d u r in g   a b n o r m al  co n d itio n s   [ 1 3 ] [ 1 4 ] T h s u r r o u n d in g   lay er   o f   t h elec tr o d is   also   k ey   to   g r o u n d in g   p er f o r m an ce ,   as  it  in f lu en ce s   h o cu r r en e n ter s   th s o il.  R e s ea r ch   in d icate s   t h at  co r r o s io n   lay er   o n   th elec tr o d s u r f ac ca n   r aise  g r o u n d in g   r esis tan ce   b ec au s it  h as  h ig h e r   r esis tiv ity   t h an   th e   s o il.  I ts   th ick n ess   is   d ir ec tly   lin k ed   to   in cr ea s ed   r esis tan ce   an d   g r o u n d   p o ten tial,  wh ich   ca n   r e d u ce   s y s tem   ef f icien cy   o v er   tim e.   C o n s eq u en tly ,   t h m ater ial  p r o p e r ties   an d   th ick n ess   o f   th is   lay er   s h o u ld   b e   ca r ef u l ly   co n s id er e d   in   d esig n in g   g r o u n d i n g   s y s tem s   to   en s u r s tab le  s o il  co n d u ctiv ity   an d   d e p en d a b le  lo n g - ter m   o p e r atio n   [ 1 3 ] [ 1 4 ] .   T o   en h an ce   g r o u n d i n g   p er f o r m an ce   in   h ig h   s o il  r esis tiv ity   co n d itio n s ,   r esear ch e r s   h av e   ex am in e d   v ar io u s   co n d u ctiv a d d itiv es.   On f o cu s   h as  b ee n   o n   ca r b o n - r ich   m ater ials   lik wo o d   c h ar co al,   p alm   s h ell  ch ar co al,   a n d   waste  f r o m   p al m   k er n el  o il e x tr ac tio n .   T h ese  s tu d ies co n s is ten tly   r ep o r t   r ed u ctio n s   in   g r o u n d in g   r esis tan ce   o f   6 8 8 1 %,  th o u g h   ef f ec tiv e n ess   v ar ies  w ith   s o il  ty p an d   elec tr o d s etu p   [ 1 5 ] [ 1 7 ]   T o   ac h iev e   f u r th er   im p r o v em en ts ,   esp ec ially   in   d r y   s o ils ,   s o m s tu d ies  h av u s ed   ch e m ical  s alts   s u ch   as  m ag n esiu m   s u lf ate  ( Mg SO₄)   o r   s o d iu m   ch lo r id ( NaCl).   C o m b in ed   with   g y p s u m ,   t h is   m eth o d   ca n   d ec r ea s r esis tan ce   b y   u p   t o   9 9 a n d   a ls o   s lo elec tr o d co r r o s io n   [ 1 5 ] [ 1 7 ] .   B en to n ite  is   an o th e r   ex ten s iv ely   s tu d ied   alter n ativ e,   eith er   p u r e   o r   m ix e d   with   m ater ials   lik ze o lite,  k en af   leaf   p o wd er ,   p alm   k er n el  ca k e,   o r   b u n ch   ash ,   r ed u cin g   r esis tan ce   b y   6 0 9 7 %.  I ts   s u cc es s   d ep en d s   o n   co n ce n tr atio n ,   lay e r in g   m et h o d ,   an d   lo ca s o i ch ar ac ter is tics   [ 1 5 ] [ 1 7 ] .   An aly tical  an d   ex p er im e n tal  ap p r o ac h es,  in cl u d in g   th e   d r iv en - r o d   m eth o d   a n d   t h u s o f   s o il   ad d itiv es,  h av l o n g   b ee n   e m p lo y ed   to   ev al u ate  g r o u n d in g   s y s tem   p er f o r m a n ce ,   with   f o cu s   o n   o p tim al   r esis tan ce   v alu es  th at  ar cr u cial  f o r   s af ety   an d   s y s tem   p r o tec tio n   [ 1 3 ] ,   [ 1 4 ] .   I n teg r atin g   th is   em p ir ical  d ata   with   co m p u tatio n al  m o d elin g   p r o v id es  cr itical  f o u n d atio n   f o r   d ev elo p in g   p r ed ictiv m eth o d s   ap p licab le  t o   m u lti - r o d   c o n f i g u r atio n s .   Des p ite  th ese  ad v an ce m e n ts ,   th e o r etica an aly s is   is   f r eq u en tly   co n s tr ain ed   b y   th e   lo n g - st an d in g   ass u m p tio n   o f   u n if o r m   s o il   [ 1 5 ] [ 1 7 ] .   T h is   id e alize d   m o d el,   wh ile  s im p lify in g   ca lcu latio n s ,   o f ten   y ield s   s ig n if ican d is cr ep an cies  wh en   co m p ar ed   to   ac tu al  f ield   co n d itio n s ,   wh ich   ar in h er e n tly   h eter o g en e o u s   o r   s tr atif ied .   I n   r esp o n s to   th is   g ap ,   s u b s eq u en r esear ch   h a s   s h if ted   f o cu s   to war d   m o r c o m p lex   p a r am eter s ,   f o r   in s tan ce ,   h ig h lig h tin g   th im p o r tan ce   o f   elec tr o d g eo m etr y ,   d em o n s tr atin g   th at  ad d in g   v er tical  r o d s   to   g r id   s y s tem   ca n   lo wer   t o tal  r e s is tan ce   wh ile  s im u ltan eo u s ly   p r o m o tin g   a   m o r e   u n if o r m   p o ten tial  d is tr ib u tio n .   E x p er im en ta l   wo r k   h as  c o n f i r m ed   th e   ef f icac y   o f   m ater ia in ter v en tio n ,   p r o v in g   th at  c o m b in in g   v e r tical  elec tr o d es with   co n d u ctiv ad d itiv es,  s u ch   as f ly   ash ,   s ig n if i ca n tly   en h a n ce s   s o il c o n d u ctiv ity   [ 1 8 ] [ 1 9 ] .   T h p r im ar y   o b jectiv o f   t h is   s tu d y   was  to   ev alu ate  th e x te n to   wh ich   g r o u n d in g   r esis tan ce   ca n   b e   r ed u ce d   t h r o u g h   s o il  tr ea tm e n u s in g   co m p o s ite  m ix tu r o f   th r ee   m ater ials b en to n ite,   p alm   s h ell  ch ar co al,   an d   m ag n esiu m   s u lf ate.   Var i o u s   m ix tu r r atio s   w er ex am i n ed   at  d if f er e n elec tr o d d e p t h s   to   d eter m in th ef f ec o f   co m p o s itio n   an d   d e p th   o n   r esis tan ce   v alu es.  Me asu r em en ts   wer r ec o r d e d   b ef o r e   an d   a f ter   tr ea tm e n t   to   o b jectiv ely   ass ess   th ac tu al  im p ac t o f   th e   m ix tu r e .       2.   RE S E ARCH   M E T H O D   2 . 1 .   P re pa r a t io n o f   g ro un din g   pit  la y o ut   T h ex p er im en tal  lay o u co n s is ted   o f   twen ty   test   p it s   as   s h o wn   in   Fig u r 1   an d   was  s y s t em atica lly   d esig n ed   to   s tu d y   th e   co m b in ed   ef f ec t   o f   elec tr o d e m b ed m en d e p th   an d   th e   co m p o s itio n   o f   th e   s o il   im p r o v em e n m ater ial  ( GE M)   o n   g r o u n d i n g   p er f o r m a n ce .   T h ex p er im en tal  m atr ix   was  d esig n ed   u s in g   R o m an   n u m er als  ( I I V)   f o r   f o u r   elec tr o d d ep th s   ( 0 . 3 ,   0 . 6 ,   0 . 9   an d   1 . 1   m )   an d   letter s   A E   f o r   f iv d if f er en f ill   co m p o s itio n s .   E ac h   s am p le  w as  th er ef o r e   id en tifie d   b y   c o m b in atio n   o f   d ep t h   an d   co n ce n tr atio n ,   e . g .   I A,   co r r esp o n d in g   to   t h f ir s c o n ce n tr atio n   lev el   at  a   0 . 3   m   e m b ed m en t   d ep t h .   T h is   co d in g   s y s tem   allo wed   f o r   s y s tem atic  ev alu atio n   o f   ea c h   tr ea tm en co n d itio n   an d   d ir ec t   co m p ar is o n   b etwe en   s am p les ex p o s ed   to   v ar io u s   co m b in atio n s   o f   em b e d m en d ep th   an d   m ater ia l c o m p o s itio n .   T o   m ain tain   co n s is ten cy   ac r o s s   th ex p er im en t,  all  test   p its   wer ex ca v ated   an d   p r ep ar e d   u n d er   th e   s am f ield   co n d itio n s   p r io r   t o   test in g .   T h p its   wer e   o f   c y lin d r ical  s h ap e   with   0 . 0 8   m   d iam eter   a n d   th em b ed m en d ep th   was  v a r ied   ac co r d in g   to   th test   co n f ig u r atio n .   T o   m i n im ize  elec tr ical  in ter ac tio n   b etwe e n   ad jace n g r o u n d in g   s y s tem s   a n d   to   en s u r th e   in d ep en d en ce   o f   ea ch   m ea s u r em e n t,  a   m in i m u m   d is tan ce   o f   1 . 5   m   was  m ain tain ed   b etwe en   a d jace n test   p its   ( m in im u m   2   tim es  th elec tr o d d e p th )   [ 2 0 ] .   T h e   id ea   o f   th is   ex p er im en tal  s etu p   was  to   is o late  th ef f ec o f   ea c h   v ar ia b le  to   ev alu ate  th ef f ec o f   elec tr o d d ep t h   an d   em b an k m e n co m p o s itio n   in d i v id u ally   an d   in   co m b in atio n .   As  r esu lt,  th m ea s u r ed   g r o u n d in g   r esis tan ce   ca n   b d ir ec tly   r elate d   to   th e   in ten d ed   tr ea tm e n co n d itio n s ,   w h ich   p r o v id es  a   r eliab le  b asis   f o r   th a n aly s is   o f   t h e   ef f ec tiv en ess   o f   p r o p o s ed   s o il im p r o v em e n m ater ials .   I n   to t al,   2 0   s am p les  wer test ed   ac r o s s   d if f er en t d ep th s   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                      I SS N :   2 2 5 2 - 8 7 9 2   I n t J Ap p l Po wer   E n g Vo l.  1 5 ,   No .   3 ,   Sep tem b er   20 2 6 :   1 3 8 6 - 1 3 9 8   1388   an d   co n ce n tr atio n   co m b i n atio n s   to   ass ess   th eir   ef f ec o n   g r o u n d   r esis tan ce .   T h d etails  o f   th ese  v ar iatio n s   ar e   s u m m ar is ed   in   T ab les  1   a n d   2 .       T ab le  1 C o n ce n tr atio n   v a r iatio n s   C o d e   C o n c e n t r a t i o n   N a t i v e   S o i l   ( %)   B e n t o n i t e   ( %)   M g S o 4   a n d   P a l K e r n e l   S h e l l   C h a r c o a l   ( %)   A   10   90   0   B   10   70   20   C   10   50   40   D   10   30   60   E   10   10   80       T ab le  2 .   Dep th   v ar iatio n s   C o d e   D e p t h   ( m)   D i a me t e r   ( m)   I   0 . 3   0 . 0 8   II   0 . 6   0 . 0 8   III   0 . 9   0 . 0 8   IV   1 . 1   0 . 0 8       2 . 2 .     L o re s is t iv it y   m a t er ia l s   I n cr ea s in g   th n u m b er   o f   g r o u n d   r o d s   d o es  n o i n v ar iab l y   lea d   to   s ig n if ican r ed u ctio n   in   g r o u n d in g   r esis tan ce .   m o r ef f icac io u s   ap p r o ac h   in v o l v es  th u tili za tio n   o f   g r o u n d   en h an ce m en m ater ials   ( GE Ms)   to   au g m en t th s o il’s c o n d u ctiv it y   ar o u n d   th elec tr o d e   [ 1 7 ] ,   [ 2 1 ] .   GE Ms a r lo w - r esis tiv ity ,   co n d u ctiv b ac k f ill   s u b s tan ce s   th at  im p r o v th ef f icac y   o f   g r o u n d in g   s y s tem s .   I n   th is   r esear ch ,   th GE Ms  e m p lo y ed   c o m p r is e   b en to n ite,   p alm   k er n el  s h ell  c h ar co al,   an d   m ag n esiu m   s u lf a te  ( Mg SO ₄) .   T h e   r ec o m m en d e d   b ac k f ill  m ater ia l   s h o u ld   p o s s ess   r esis tiv ity   s u b s tan tially   lo wer   th a n   t h at  o f   th s u r r o u n d i n g   s o il,  s u s tain   l o r esis tan ce   o v e r   tim with   m in im al  f l u ctu atio n s ,   an d   r em ain   ch em ically   s tab le  with o u r ea ctin g   with   t h elec t r o d m ater ial.   T h e   d ep lo y m e n t o f   t h ese  m ater ials   s u b s tan tially   b o o s ts   th p er f o r m an ce   an d   r eliab ilit y   o f   th e   g r o u n d in g   s y s tem   b y   in cr ea s in g   th s o il' s   co n d u ctiv ity   in   d ir ec t c o n tact  with   th el ec tr o d e   [ 2 2 ] .           ( a)   ( b )     Fig u r 1 .   Gr o u n d in g   lay o u t :   ( a )   s o il d ep th   v ar iatio n   an d   ( b )   s am p le  lay o u t       2 . 2 . 1 .   B ent o nite   B en to n ite  is   n atu r al  m ater ial   f r eq u en tly   u tili ze d   as  a   s o il  c o n d u ctiv ity   en h an ce r   d u e   to   its   ca p ac ity   to   ab s o r b   an d   r etain   m o is tu r e   ar o u n d   elec tr o d es.  I ts   h y g r o s co p ic  p r o p er ties   en a b le  it  to   e f f ec tiv ely   d ec r ea s g r o u n d   r esis tan ce   an d   s u s tain   s tab le  r esis tiv ity ,   esp ec ially   a m id   f lu ctu atio n s   in   s o il  m o is t u r lev els.  Pre v io u s   r esear ch   h as  d em o n s tr ated   th a b en to n ite  ex h i b its   lo r esis t an ce   d u r in g   in itial  test in g   p h a s es  an d   co n tr ib u tes  to   th p r eser v atio n   o f   s o il  m o is tu r e,   th er eb y   en s u r in g   th s tab ilit y   o f   th g r o u n d in g   s y s tem .   B ased   o n   th is ,   b en to n ite  is   u s ed   as  an   im p o r tan r ef er en ce   in   th is   s tu d y   to   ex p lain   h o n atu r al  m ater ial s   with   co m p ar ab le  h y g r o s co p ic  ch ar ac te r is tics   ca n   ef f ec tiv ely   r ed u ce   s o il r esis ti v ity   [ 2 3 ] .   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I n t J Ap p l Po wer   E n g   I SS N:   2252 - 8 7 9 2       A n a lysi s   a   mixtu r es o f b en to n i te,   p a lm  ke r n el  s h ell  ch a r co a a n d     ( F err R a h ma t A s tia n t a   B u kit )   1389   2 . 2 . 2 .   M a g nes ium   s ulfa t e   Ma g n esiu m   s u lf ate  is   an   in o r g an ic  co m p o u n d   co m p o s ed   o f   o x y g en ,   s u lf ate,   an d   m ag n esi u m ,   an d   it   h elp s   th s o il  m ain tain   b alan ce   b y   p r e v en tin g   h a r m f u l   s u b s tan ce s   f r o m   ac cu m u lat in g .   I n   g r o u n d in g   ap p licatio n s ,   Mg SO₄  is   u s ed   to   r ed u ce   co p p er   s atu r atio n   at  th el ec tr o d e   an d   s lo co r r o s io n ,   th er eb y   im p r o v in g   th co n d u ctiv ity   o f   th s o il  s u r r o u n d in g   th elec tr o d e   [ 2 4 ] .   Am o n g   c o m m o n ly   u s ed   s a lt - b ased   ad d itiv es,   m ag n esiu m   s u lf ate  is   co n s id er ed   th least  co r r o s iv e,   m ak in g   it  s af er   o p tio n   th an   s o d iu m   ch lo r id o r   co p p er   s u lf ate.   I n   ad d itio n ,   th is   co m p o u n d   h elp s   p r ev e n ice  f o r m at io n   an d   lo wer s   s o il  r esis tiv ity ,   th er eb y   im p r o v i n g   th s tab ilit y   an d   o v e r all  p er f o r m an ce   o f   t h g r o u n d in g   s y s te m   [ 1 0 ] .     2 . 2 . 3 .   P a lm  k er nel sh ell  cha rc o a l   Palm   k er n el  s h ell  ch ar co al  is   s o lid   ca r b o n   m ater ial  p r o d u ce d   th r o u g h   p y r o ly s is ,   h ig h - tem p er atu r e   co m b u s tio n   p r o ce s s   ca r r ied   o u with o u o x y g e n .   T h is   p r o ce s s   co n v er ts   th lig n o ce llu l o s ic  s t r u ctu r o f   th s h ells   in to   p o r o u s   ca r b o n   f o r m   with   s tr o n g   ab ilit y   to   ab s o r b   an d   r etain   wate r   an d   s u r r o u n d in g   io n s   [ 2 5 ] .   T h e   ab u n d a n ce   o f   m icr o p o r es  h el p s   m ain tain   s o il  m o is tu r e   an d   cr ea tes  co n d u ctiv e   p at h way s   th at  allo w   elec tr ic  cu r r en t   to   f lo m o r e   ea s ily   ar o u n d   th elec tr o d e,   m ak in g   it   h i g h ly   e f f ec tiv e   f o r   g r o u n d in g   s y s tem s .   I n   a d d itio n ,   its   h y g r o s co p ic  an d   ch em ical ly   s tab le  n atu r e   en a b les  it  to   p er f o r m   well  ac r o s s   r a n g e   o f   e n v ir o n m en tal   co n d itio n s .   I ts   h ig h   f ix ed - ca r b o n   c o n ten t   an d   r esis tan ce   to   c o r r o s io n   m ak e   it  m o r e   d u r ab le   th an   o th e r   o r g an ic   m ater ials .   T h er ef o r e ,   ad d i n g   p alm   k er n el  s h ell  ch a r co al  to   th s o il  n o o n ly   r ed u ce s   r esis tiv i ty   b u also   im p r o v e s   th d u r a b ilit y   an d   r eliab ilit y   o f   th g r o u n d i n g   s y s tem   as a   wh o le   [ 2 6 ] [ 2 7 ] .     2 . 3 .   Desig n o f   ba c k f ill  m a t er ia l   Fig u r 2   illu s tr ates  th d esig n   f o r   b ac k f ill  m ater ial  p lace m e n in   th e   s o il  at  v ar y in g   co n c en tr atio n s .   T h co n ce n t r atio n   o f   ea ch   co m p o n en was  ad ju s ted   to   f ill  th v o id   with   ad d itiv m ate r ials .   T h is   s tu d y   ex am in e d   th ef f ec ts   o f   s o il  d ep th   o n   r esis tan ce   v alu es,  m ea s u r ed   b ef o r an d   af ter   th ad d itio n   o f   b e n to n ite - m ag n esiu m   s u lf ate - p alm   k er n el  s h ell  c h ar co al  m ix tu r e .   Var iatio n s   in   b o th   co n ce n tr atio n   an d   d ep th   we r ap p lied .   T h e   aim   was  to   id en tify   t h b est  co m b in atio n   o f   th ese  th r ee   m ater ial s   at  v ar io u s   s o il  d e p th s   in   a   m o is en v ir o n m en t.  Fig u r 2   b el o s h o ws th ex p er im en tal  s etu p .   T h p r ep a r ed   test   h o les  wer b ac k f illed   with   b ac k f ill  m ater ials   co n s is tin g   o f   b en to n ite,   p alm   k er n el  s h ell  ch ar co al,   an d   m a g n esiu m   s u lf ate  ( Mg SO ₄) .   T h s am p le  p r ep a r atio n   p r o ce s s   in v o lv e d   m ix i n g   t h ese  th r ee   m ater ials   an d   d is s o lv in g   th em   in   wate r   in   s in g le   co n tain e r ,   u s in g   p r ed eter m in e d   co n ce n tr a tio n   r atio s   to   en s u r e   h o m o g en e o u s   m ix tu r b e f o r p lace m en t   in to   th e   test   h o l es.  E ac h   co n ce n tr atio n   v ar iati o n   was  u tili ze d   to   an aly ze   th in f l u en ce   o f   m ater i al  co m p o s itio n   o n   g r o u n d in g   r esis tan ce   at  v ar io u s   s o il  d ep th s .   Fo llo win g   m ix in g ,   th m ater ials   wer in cr em en t ally   p o u r e d   in to   th h o les  an d   co m p ac ted   to   elim in ate  air   p o ck ets  ar o u n d   th e   elec tr o d es.  Fi g u r e   3   illu s tr ates  th m ix in g   p r o ce s s   f o r   t h g r o u n d   en h a n ce m en t   m ater ials   ( G E Ms )   em p lo y e d   i n   th is   s tu d y ,   with   th p r o ce d u r e   d elib er ately   d esig n ed   to   clo s ely   m im ic  r e al  f ield   co n d itio n s ,   th er eb y   en s u r i n g   th at  th m ea s u r e d   r esu lts   ac c u r ately   r e p r esen th e   ac tu al  p er f o r m a n ce   o f   th g r o u n d i n g   s y s tem .   Af ter   th e   s am p les we r p r o p e r ly   in s tal led   an d   s tab ilized ,   r esis tan ce   m e asu r em en ts   wer co n d u cted   u s in g   th th r ee - p o in t   m eth o d   to   ass ess   th ef f ec tiv en ess   o f   ea ch   m ater ial  co m b in a tio n   in   r ed u cin g   s o il r esis tiv ity .             Fig u r 2 .   Gr o u n d in g   p it  c o n s tr u ctio n     Fig u r 3 .   GE Ms d is s o lv ed   in   wate r       3.   F I E L M E AS URE M E NT   3 . 1   G ro un re s is t a nce  t esti ng   r o d   elec tr o d was  d r i v en   v er tically   ( th d r i v en - r o d   m e th o d )   in to   t h s o il,  an d   th g r o u n d in g   r esis tan ce   was  m ea s u r ed   u s in g   th th r ee - p o in t m eth o d .   T h elec tr o d m ea s u r ed   1 . 2   m   in   l en g th   an d   1 6   m m   in   d iam eter   an d   c o m p lied   with   th g en e r al  r e q u ir em en ts   f o r   elec tr ical  in s tallatio n s   [ 2 8 ] [ 2 9 ] .   T h 3 - p o in t   m eth o d ,   also   k n o wn   as  th f all  o f   p o te n tial”  m eth o d ,   i n v o lv es  m ea s u r in g   o n g r o u n d in g   elec tr o d ( ea r th   elec tr o d e )   an d   two   ad d itio n al  test   elec tr o d es  th at  ar elec tr ically   in d ep e n d e n t,  u s u ally   lab eled   ( p o ten tia l)   an d   C   ( c u r r en t) .   T h ese  test   elec tr o d es  d o   n o n ec ess ar ily   n ee d   to   h av e   th s am q u ality   o f   s o il  co n d u ctiv it y ,   b u th e y   m u s b e   P a l m   K e r n e l l   S h e l l       B e n t o n i t e            M g S O 4     G r o u n d   P i t                  G E Ms   d i s s o l v e d   i n   w a t e r     Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                      I SS N :   2 2 5 2 - 8 7 9 2   I n t J Ap p l Po wer   E n g Vo l.  1 5 ,   No .   3 ,   Sep tem b er   20 2 6 :   1 3 8 6 - 1 3 9 8   1390   elec tr ically   in d ep en d en t o f   t h e   elec tr o d e   b ein g   m ea s u r ed   [ 3 0 ] .   E ac h   elec tr o d e' s   ea r th   r esis tan ce   was  m ea s u r ed   d aily   u s in g   a   Ky o r its u   Mo d e 4 1 0 5 A   d ig ital  ea r th   r esis tan ce   m eter ,   as  s h o wn   i n   Fig u r e   4 .   T h r ee   s ep ar ate   m ea s u r em en ts   wer m ad f o r   ea ch   test   p it  to   en s u r th p r ec is io n   o f   th r ec o r d ed   r esis tan ce   v alu es.  E ac h   test   p it wa s   u s ed   to   en s u r th p r ec is io n   o f   th r ec o r d e d   r esis tan ce   v alu es.   T h r esu lts   wer e   th en   r ec o r d e d   in   tab u lar   f o r m   an d   f u r th er   an aly ze d   to   ass ess   th s ite' s   g r o u n d in g   co n d itio n s .   T h m ea s u r ed   r esis tan ce   is   th en   u s ed   to   d eter m i n th s o il r esis tiv ity   u s in g   ( 1 )   [3 0 ] .   Fo r   ev e r y   r o d   len g th   ( L ) ,   th m ea s u r ed   r esis tan ce   ( R )   is   u s ed   to   ca lcu late  th ap p ar en r esis tiv ity   ( ρ ) .   Plo ttin g   ρ   ag ain s th e   co r r esp o n d in g   d ep th   ( L )   s h o w s   h o s o il r esis tiv ity   ch an g es with   d ep th .     = 2 [ ln ( 4 ) 1 ]   ( 1 )           Fig u r 4 .   Gr o u n d   r esis tan ce   test in g       3 . 2   So il  m o is t ure  m ea s ure m ent   So il  m o is tu r s ig n if ican tly   in f lu en ce s   s o il  r esis tiv ity .   An   i n cr ea s in   m o is tu r co n ten d im in is h es  r esis tiv ity ,   as  wate r   f u n ctio n s   as  co n d u ctiv m e d iu m   th at  f ac ilit ates  th m o v em en o f   d is s o lv ed   io n s   b etwe en   s o il  p ar ticles,  u p   to   s atu r atio n   th r esh o ld   wh e r f u r th er   wate r   ad d itio n   y ield s   m in im a ef f ec t   [ 3 1 ] [ 3 2 ] T h er ef o r e,   m ai n tain in g   s o il  m o is tu r a r o u n d   th elec t r o d e p o ten tially   th r o u g h   th in co r p o r atio n   o f   h y g r o s co p ic  m ater ials   s u ch   a s   b en to n ite,   p alm   k er n el   s h ell  ch ar co al,   o r   m ag n esiu m   s u lf ate co n s titu tes  an   ef f ec tiv s tr ateg y   to   r ed u ce   s o i l r esis tiv ity   an d   im p r o v e   th o v er all  p er f o r m an ce   o f   th g r o u n d in g   s y s tem   [2 1 ] C o n s eq u en tly ,   a   m o is tu r e   m et er   is   em p lo y ed   t o   en s u r p r ec is m ea s u r em en ts ,   wh ich   ar cr u cial  f o r   r eliab le   ev alu atio n   o f   m ater ial  p e r f o r m an ce   co n ce r n in g   s o il c h ar ac ter is tics ,   as i llu s tr ated   in   Fig u r 5 .           Fig u r 5 .   So il  m o is tu r m ea s u r em en t       4.   RE SU L T S AN AN AL Y SI   T h test   u s in g   th th r ee - p o in m eth o d   was  co n d u cted   at  lo c atio n   with   r elativ ely   h ig h   s o il  r esis tan ce .   Ad d itiv m ater ials   wer ap p lied   to   ex am in th ef f ec o f   d e p t h   v ar iatio n   o n   n ativ s o il,  as  w ell  as  th in f lu en ce   o f   ad d i n g   a d d itiv es  at  d if f e r e n d ep th s   to   ac h iev l o wer   r esis tan ce   v alu in   ac co r d an ce   with   I n d o n esian   s tan d ar d s   ( PUI L   2 0 0 0 ) ,   wh ic h   s p ec if ies  5   Ω .   T h e   test   r esu lts   wer th en   an aly ze d   to   ass ess   th ex p er im en t' s   o u tco m es.  T h e   m ea s u r em en r esu lts   ar s u m m ar is ed   in   T ab l 3 .   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I n t J Ap p l Po wer   E n g   I SS N:   2252 - 8 7 9 2       A n a lysi s   a   mixtu r es o f b en to n i te,   p a lm  ke r n el  s h ell  ch a r co a a n d     ( F err R a h ma t A s tia n t a   B u kit )   1391   T ab le   3 .   Me asu r e d   n ativ s o il  r esis tan ce   at  v ar io u s   d ep th s   N o .   S a mp l e   D e p t h   ( m)   R e si st a n c e   ( )   N o .   S a mp l e   D e p t h   ( m)   R e si st a n c e   ( )   IA - 1   0 . 3   3 1 3 . 7   IIIA - 11   0 . 9   2 2 0 . 3   IB - 2   0 . 3   3 1 2 . 3   I I I B - 12   0 . 9   2 2 0 . 7   IC - 3   0 . 3   3 1 3 . 3   I I I C - 13   0 . 9   2 2 1 . 3   ID - 4   0 . 3   3 1 1 . 7   IIID - 14   0 . 9   2 2 2   IE - 5   0 . 3   3 1 1 . 7   I I I E - 15   0 . 9   2 1 9 . 7   IIA - 6   0 . 6   2 9 0 . 3   I V A - 16   1 . 1   1 8 6 . 7   I I B - 7   0 . 6   2 9 0   I V B - 17   1 . 1   1 8 6   I I C - 8   0 . 6   2 9 6   I V C - 18   1 . 1   1 8 7 . 7   IID - 9   0 . 6   2 9 1 . 7   I V D - 19   1 . 1   1 8 5 . 7   I I E - 10   0 . 6   2 8 9 . 7   I V E - 20   1 . 1   1 8 6 . 3       T ests   co n d u cted   o n   n atu r al  s o il  in d icate d   th at   r esis tan ce   d i m in is h ed   with   i n cr ea s in g   elec tr o d d ep th .   T o   f u r th er   r ed u ce   r esis tan ce ,   t h is   s tu d y   in co r p o r ated   a d d itiv e s   in to   th s am p les.  T h r e f er en ce   r esis tan ce   v alu es  wer d er iv ed   f r o m   s o il  m ea s u r em en ts   p er f o r m ed   with o u ch em ical  ad d itiv es,  th er eb y   f ac ilit atin g   co m p ar is o n   with   th r esu lts   o b tain e d   af ter   ad d itiv ap p licatio n .   I n   th is   m an n er ,   t h ef f ec ts   o f   elec tr o d d ep th   a n d   a d d itiv es   o n   s o il r esis tan ce   ca n   b m o r co m p r eh e n s iv ely   u n d er s to o d .     4 . 1 .    So il  re s is t a nce  wit h a dd it iv m ix t ures a t   depth  v a ria t io ns   T h is   r esis tan ce   m ea s u r em en was  co n d u cted   to   ex am in th ef f ec an d   d eter m in th r esis tan ce   v alu es  u s in g   ( %)  n ativ s o il  b en to n ite   p alm   k er n el  s h ell  ch ar c o al  m ag n esiu m   s u lf ate  ( Mg SO₄)   at  ea ch   d ep th   with   v ar y in g   co n ce n tr atio n s .   T h is   en ab les  th esti m at io n   o f   th p er ce n tag r e d u ctio n   in   s o il  r esis tan ce   an d   s o il   r esis tiv ity .   T h m ea s u r em en r esu lts   ar s u m m ar is ed   in   th tab le  b elo w,   an d   t h lo west  g r o u n d   r esis tan ce   was   o b tain ed   in   s am p le  I E - 5   with   co m p o s itio n   o f   1 0 n ativ s o il  1 0 b en to n ite   8 0 p alm   k er n el  s h ell  ch ar co a &   Mg SO₄ .   Sam p le  E   co n s is ten tly   s h o wed   th lo we s r esis tan ce   v alu at  ev er y   d e p th ,   with   s tead y   d ec r ea s in   r esis tan ce   as  th d ep th   in cr ea s ed .   T h r esis tan ce   v alu es  o b tain ed   f r o m   th m ea s u r em en ts   wer th en   u s ed   to   ca lcu late  th s o il r esis tiv ity   b y   a p p ly in g   ( 1 ) .   T h r esu lts   o f   all  test s   ar s h o wn   in   T ab les 4 - 7.       T ab le  4 .   Ad d itiv m ix tu r es a 0 . 3   m   d ep th   S a mp l e   F i r st   r e s i st a n c e   ( )   S o i l   r e s i st i v i t y   ( - m)   La st   r e si s t a n c e   ( )   S o i l   r e s i st i v i t y   ( - m)   IA - 1   3 1 3 . 7   1 4 7 . 3 6   1 1 9 . 9   5 6 . 3 1   IB - 2   3 1 2 . 3   1 4 6 . 7 2   8 7 . 1   4 0 . 9 3   IC - 3   3 1 3 . 3   1 4 7 . 1 9   8 1 . 9   3 8 . 4 6   ID - 4   3 1 1 . 7   1 4 6 . 4 1   7 3 . 9   3 4 . 7 4   IE - 5   3 1 1 . 7   1 4 6 . 4 1   6 7 . 5   3 1 . 7 0       T ab le  5 .   Ad d itiv m ix tu r es a 0 . 6   m   d ep th   S a mp l e   F i r st   r e s i st a n c e   ( )   S o i l   r e s i st i v i t y   ( - m)   La st   r e si s t a n c e   ( )   S o i l   r e s i st i v i t y   ( - m)   IIA - 6   2 9 0 . 3   1 3 6 . 3 8   1 0 4 . 0   4 8 . 8 5   I I B - 7   2 9 0 . 0   1 3 6 . 2 3   7 0 . 6   3 3 . 1 8   I I C - 8   2 9 6 . 0   1 3 9 . 0 5   6 3 . 8   2 9 . 9 6   IID - 9   2 9 1 . 7   1 3 7 . 0 1   6 1 . 3   2 8 . 8 1   I I E - 10   2 8 9 . 7   1 3 6 . 0 7   5 7 . 3   2 6 . 9 0       T ab le  6 .   Ad d itiv m ix tu r es a 0 . 9   m   d ep th   S a mp l e   F i r st   r e s i st a n c e   ( )   S o i l   r e s i st i v i t y   ( - m)   La st   r e si s t a n c e   ( )   S o i l   r e s i st i v i t y   ( - m)   IIIA - 11   2 2 0 . 3   1 0 3 . 5 0   7 2 . 4   3 4 . 0 3   I I I B - 12   2 2 0 . 7   1 0 3 . 6 6   5 8 . 1   2 7 . 2 9   I I I C - 13   2 2 1 . 3   1 0 3 . 9 7   5 5 . 6   2 6 . 1 3   IIID - 14   2 2 2 . 0   1 0 4 . 2 8   5 4 . 1   2 5 . 4 0   I I I E - 15   2 1 9 . 7   1 0 3 . 1 9   5 1 . 4   2 4 . 1 4       T ab le  7 .   Ad d itiv m ix tu r es a 1 . 1   m   d ep th   S a mp l e   F i r st   r e s i st a n c e   ( )   S o i l   r e s i st i v i t y   ( - m)   La st   r e si s t a n c e   ( )   S o i l   r e s i st i v i t y   ( - m)   I V A - 16   1 8 6 . 7   8 7 . 6 9   6 2 . 6   2 9 . 4 1   I V B - 17   1 8 6 . 0   8 7 . 3 7   5 3 . 7   2 5 . 2 1   I V C - 18   1 8 7 . 7   8 8 . 1 6   5 1 . 7   2 4 . 2 9   I V D - 19   1 8 5 . 7   8 7 . 2 2   4 9 . 8   2 3 . 3 8   I V E - 20   1 8 6 . 3   8 7 . 5 3   4 7 . 4   2 2 . 2 7   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                      I SS N :   2 2 5 2 - 8 7 9 2   I n t J Ap p l Po wer   E n g Vo l.  1 5 ,   No .   3 ,   Sep tem b er   20 2 6 :   1 3 8 6 - 1 3 9 8   1392   T h m ea s u r em en ts   f r o m   th t ab le  o f   ad d itiv m i x tu r es  at  v ar io u s   d ep th s   u n d er s co r th co m p ar is o n   b etwe en   th in itial  s o il   r esis ta n ce   an d   th s u b s eq u en r esis tan ce .   Fig u r 6   illu s tr ates  th at  t h ad d itio n   o f   m o r e   p alm   k e r n el  s h ell   ch ar c o al  an d   Mg SO₄  c o n s is ten tly   d im in is h es  th g r o u n d   r esis tan ce ,   d e m o n s tr atin g   t h at  th e   ev alu ated   tr ea tm en was  h ig h ly   ef f ec tiv in   s u b s tan tially   r ed u cin g   b o th   s o il  r esis tan ce   an d   r esis tiv it y ,   as  ev id en ce d   b y   th s ig n if ican t d is p ar ity   b etwe en   th in itial”  a n d   “p o s t - tr ea tm en t ”  cu r v es.  T h p r elim in ar y   d ata   also   in d icate   th at  th n ativ s o il  at  th test   s ite  wa s   h eter o g en eo u s ,   with   d ee p e r   lay er s   ex h ib itin g   in cr ea s e d   co n d u ctiv ity .   T h is   tr en d   lik ely   r ef lects  an   escalatio n   in   s o il  m o is tu r co n ten with   d ep th .   Mo r eo v er ,   with in   ea ch   d ep th   ca te g o r y ,   th e   ef f icac y   o f   th tr ea tm en im p r o v ed   p r o g r e s s iv ely   f r o m   s am p le   to   E ,   s u g g esti n g   a   p o ten tial   in f lu en ce   o f   ex p o s u r d u r atio n   o r   ad d itiv co n ce n tr atio n .   C o n s eq u en tly ,   th lo west  r esis tan ce   was  attain ed   u n d er   th o p tim al  co m b in atio n   o f   p ar a m ete r s ap p ly in g   th e   tr ea tm en to   th d ee p est  s o il  lay er   in   g r o u p   I V   ( 1 . 1   m )   an d   p er m itti n g   t h lo n g est  r ea ctio n   p er io d   in   Sam p le  E .   Fo r   in s tan ce ,   s am p le  I B - 2 ,   with   2 0 m ix tu r e ,   r ec o r d e d   r esis tan ce   o f   8 7 . 1   Ω ,   wh er ea s   s am p le  I E - 5 ,   with   an   8 0 % m i x tu r e,   f u r th e r   d ec r e ased   to   6 7 . 5   Ω .   T h is   clea r ly   d em o n s tr ates a n   in v er s tr en d : a s   th co n ce n tr atio n   o f   ad d itiv es in cr ea s es,  th r esis tan ce   d ec r ea s es.           Fig u r 6 .   C o m p a r is o n   o f   s o il r esis tan ce   with   ad d itiv m ix tu r es a t d ep th   v ar iatio n s       4 . 2 .    Rela t io ns hip   o f   depth  a nd   co ncent ra t io n in so il ba c k f ill m ix t ures   I n   g e n er al,   t h d ata   in d icate   th at  in cr ea s in g   th elec tr o d d ep th   c o n s is ten tly   r ed u ce s   th av er ag e   r esis tan ce   v alu e .   T h av er ag f in al  r esis tan ce   d ec r ea s es  f r o m   ap p r o x im ately   8 6 . 1   Ω   at  d e p th   o f   0 . 3   m   to   7 1 . 4   Ω   at  0 . 6   m ,   5 8 . 3   Ω   at  0 . 9   m ,   an d   5 3 . 0   Ω   at  1 . 1   m .   T h is   tr en d   is   co n s i s ten with   th ch ar ac ter is tics   o f   s tr atif ied   s o il,  wh er d ee p er   lay er s   ten d   to   ex h ib it  h ig h e r   m o is tu r co n ten t,  g r ea ter   d e n s ity ,   an d   m o r s tab le  d is s o lv ed   io n   co n ce n tr atio n s   [ 3 3 ] [ 3 4 ] .   Fo r   all  d ep th   g r o u p s ,   s am p les  with   h ig h er   tr ea tm e n lev els  ex h ib it  lo wer   r esis tan ce   th an   th o s with   lo wer   lev els.  T h is   p atter n   in d icate s   th at  in cr ea s in g   th p r o p o r tio n   o f   b en to n ite,     p alm   s h ell  ch a r co al,   an d   m ag n esiu m   s u lf ate  ( Mg SO₄)   im p r o v es  co n d u ctiv ity   ar o u n d   th e   elec tr o d b y   e n h an ci n g   m o is tu r r eten tio n   a n d   i n cr ea s in g   th c o n ce n tr atio n   o f   io n s   p a r ticip atin g   i n   elec tr ical  co n d u ctio n .     T h is   im p r o v es  co n d u ctiv ity   ar o u n d   th e   elec tr o d e   b y   en h an cin g   m o is tu r e   r eten tio n   an d   in c r ea s in g   th e   co n ce n tr atio n   o f   io n s   p ar ticip atin g   in   elec tr ical  co n d u ctio n .   T h p er f o r m an ce   o f   th en h a n cin g   co m p o u n d s   is   ch ar ac ter ized   b y   t h eir   ab ilit y   t o   d ec r ea s th e   g r o u n d in g   r esis tan ce .   Acc o r d in g ly ,   th r elativ ef f icien cy   f ac to r   ca n   b ex p r ess ed   b y   ( 2 )   [ 3 5 ] [ 3 6 ] W h er 0   is   th in itial  r esi s tan ce   o r   r esis tiv ity   b ef o r tr e atm en t,  an d   1   is   th v alu e   af ter   tr ea tm en t.   T h v alu e   o f     is   ex p r ess ed   as  a   p er ce n tag a n d   d ir ec tly   r ep r esen ts   th r elativ r ed u ctio n   f r o m   th in itial c o n d itio n .     = 1 1 0   ( 2 )     T h r esu lt  o b tain ed   f r o m   Fig u r 7 ( a)   s h o ws  th av er ag e   ef f icien cy   f ac to r   v alu es  f o r   a ll  m ix tu r e   co n ce n tr atio n s   at  ea ch   d ep th ,   wh er th ef f icien cy   f ac to r   ( )   f o r   r esis tan ce   (  )   an d   s o il  r esis t i v ity   (  )   r an g es   b etwe en   ap p r o x im ately   7 1 7 6 at  all  elec tr o d d ep th s ,   in d icatin g   th at  th ad d itiv tr ea tm en p r o d u ce s   h ig h   an d   r elativ ely   u n i f o r m   r ed u ctio n   co m p ar e d   to   t h in itial  co n d itio n .   T h m ax im u m   v alu is   o b tain ed   at  d ep th   o f   0 . 6   m ,    75 . 50%    75 . 50% ,   s u g g esti n g   th p r e s en ce   o f   an   o p tim u m   d ep th   at   wh ich   th c h em ical  p r o p er ties   o f   th e   s o il  m o s ef f ec tiv ely   s u p p o r th p er f o r m a n ce   o f   th m ix t u r e.   T h n e ar ly   o v er lap p in g   tr en d s   o f   η R   an d   η ρ   f u r th er   co n f ir m   th at  th r ed u ctio n   in   elec tr o d r esis tan ce   is   p r i m ar ily   d u to   im p r o v ed   s o il   r esis tiv ity   in   th v icin ity   o f   t h elec tr o d e   [ 3 7 ] [ 3 8 ] .   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I n t J Ap p l Po wer   E n g   I SS N:   2252 - 8 7 9 2       A n a lysi s   a   mixtu r es o f b en to n i te,   p a lm  ke r n el  s h ell  ch a r co a a n d     ( F err R a h ma t A s tia n t a   B u kit )   1393   Fig u r 7 ( b )   illu s tr ates  th m ea n   ef f icien cy   f ac t o r   v alu es  ac r o s s   all  d ep th s   at  ea c h   m ix tu r e   co n ce n tr atio n .   T h is   co n d itio n   elev ated   th e f f icien cy   f ac t o r s   ( ηR   a n d   ηρ )   f r o m   ap p r o x im ately   6 4 . 9 to   ap p r o x im ately   7 7 . 4 %,  th e r eb y   d em o n s tr atin g   th at  h ig h er   ad d itiv co n ce n tr atio n s   en h an ce   th p er f o r m an ce   o f   th g r o u n d in g   s y s tem .   T h e   s tr o n g   co r r elatio n   b etwe en   ηR   a n d   ηρ   at  ea c h   c o n ce n tr atio n   le v el  in d icate s   th at  th e   r ed u ctio n   in   elec tr o d r esis tan ce   o cc u r s   co n c u r r e n tly   with   th d ec r ea s in   s o il  r esis tiv ity .   C o n v er s ely ,   th o b s er v ed   p latea u in g   tr en d   at  e lev ated   co n ce n tr atio n s   s u g g ests   p r ac tical  th r esh o ld   b ey o n d   wh ich   a d d itio n al   in cr em en ts   r esu lt in   d im in is h i n g   im p r o v em e n ts   in   ef f icien cy   [ 3 9 ] [ 4 0 ] .           ( a)   ( b )     Fig u r 7 Var iatio n   o f   t h ef f ic ien cy   f ac to r s   ( η R   an d   η ρ )   u n d er   d if f er e n t e lectr o d e   d ep th s   a n d   co n ce n tr atio n   lev els:   ( a)   ef f ec t o f   elec tr o d d ep th   an d   ( b )   ef f ec t o f   co n ce n tr atio n   lev el       T h s u p er io r   p er f o r m an ce   o f   s am p le  E   ca n   b e   attr ib u ted   t o   t h co m p lem e n tar y   f u n ctio n s   o f   its   th r ee   co n s titu en m ater ials .   B en to n ite  ac ts   a s   h y g r o s co p ic  m ed iu m ,   ab s o r b i n g   an d   r etain i n g   wate r   ar o u n d   th e   elec tr o d es  to   m ain tain   s tab le  s o il  m o is tu r an d   p r e v en r ap id   in cr ea s es  in   s o il  r e s i s tiv ity   u n d er   d r y   c o n d itio n s .   Palm   k er n el   s h ell  ch ar c o al  p r o v id es  a   p o r o u s   ca r b o n   s tr u ct u r with   in ter co n n ec ted   m icr o p o r es  th at   f ac ilit ate  m o is tu r r eten tio n   wh ile  f o r m in g   elec tr ically   co n d u ctiv e   p a th way s   with in   th s u r r o u n d in g   s o il.  Me an wh ile,   Mg SO 4   d is s o lv es  in to   Mg 2+   a n d   SO 4 2 −  io n s ,   in cr ea s in g   io n   m o b ilit y   an d   r e d u cin g   th e   ele ctr ical  r esis tan ce   o f   th s o il e lectr o ly te.   T h s im u ltan eo u s   p r esen ce   o f   th ese  t h r ee   m ec h an is m s   cr e ates  s y n er g is tic  ef f ec r ath e r   th an   an   ad d itiv ef f ec o n   i n d iv id u al  c o m p o n en ts .   B en to n ite   r etain s   t h m o is tu r e   r e q u ir ed   f o r   i o n   c o n d u ctio n ,   c h ar co al   en h an ce s   elec tr o n   tr a n s p o r th r o u g h   t h co n d u ctiv ca r b o n   n e two r k ,   an d   M g SO 4   co n tin u o u s ly   s u p p lies   m o b ile   io n s   f o r   ch ar g tr an s f er .   As  r esu lt,  th co m p o s ite  f iller   ex h i b its   lo wer   r esis tiv ity   an d   b etter   elec tr ical  s tab ilit y   th an   eith er   m ater ial  alo n e.     4 . 3 .    M ea s urem ent   o f   g ro un din g   re s is t a nce  u s ing   m ultipl ro d e lect ro des   I n   th d esig n   o f   g r o u n d in g   s y s tem s ,   s in g le  r o d   elec tr o d is   o f ten   in s u f f icien to   o b tain   th r eq u ir ed   s af ety   r esis tan ce th u s ,   m u ltip le  r o d s   ar e   g en er ally   i n s talled   in   p ar allel.   Ho wev er ,   th e o r etica s tu d ies  h av e   s h o wn   th at  th e   to tal  r esis tan ce   o f   a   b u n d l o f   r o d s   d o es  n o d ec r ea s lin ea r ly   with   th n u m b er   o f   r o d s   d u to   m u tu al  in ter f e r en ce ,   o r   m u tu al   r esis tan ce ,   b etwe en   th elec tr o d es.  T h is   g iv es  r is to   lar g d im in is h in g   r etu r n s   ef f ec t.  I f   all  th e   r o d s   ar e   in   t h s am s m all  s p ac e,   ea ch   ad d itio n al  r o d   m ak es  less   o f   d if f er en ce   t h an   th e   p r ev io u s   o n e.   Su ch   b eh a v io r   h as b ee n   m u ch   co m m e n ted   u p o n   in   th s ch o la r ly   liter atu r e.   Pre v io u s   g r o u n d in g   r esis tan ce   m ea s u r em en ts   r ev ea led   two   p r in cip al  tr en d s .   Firstl y ,   in cr ea s in g   th e   b u r ial  d ep th   o f   th r o d   elec tr o d g en er all y   r esu lted   in   lo wer   r esis tan ce   v alu es,  s ig n if y in g   th at  d ee p er   in s tallatio n s   b en ef it  f r o m   s o il  lay er s   with   h ig h e r   m o i s tu r c o n ten an d   m o r e   ad v a n tag eo u s   elec tr ical  p r o p er ties .   Seco n d ly ,   t h ap p licatio n   o f   s o il  tr ea tm en u tili zin g   m ix t u r o f   p alm   s h ell  ch ar c o al,   b en to n i te,   an d   m ag n esiu m   s u lf ate  ( Mg SO₄)   co n s is ten tly   p r o d u ce d   s ig n if ican t r ed u cti o n   in   r esis tan ce   ac r o s s   a ll  test   co n d itio n s ,   with   th e   m o s t o p tim al  p e r f o r m an ce   o b s er v ed   f o r   m ix tu r e   lev el  E .   T h e   m o s t n o ta b le  r ed u ctio n s   wer e   o b s er v ed   at  d e p th s   o f   0 . 3   m   an d   0 . 6   m ,   in d icatin g   th at  at  th ese  d ep th s ,   t h co m b in ed   e f f ec ts   o f   th ad d itiv e   m ix tu r e en h a n ce d   m o is tu r r ete n tio n ,   im p r o v ed   io n   av ailab ilit y ,   an d   b etter   co n tact  co n d itio n s   ar o u n d   t h elec tr o d e ar m o s t   ef f ec tiv ely   u tili ze d .   I n   th p r esen s tu d y ,   th ese  f in d in g s   a r f u r th er   e x ten d e d   th r o u g h   an   ev alu atio n   o f   g r o u n d in g   s y s tem   em p l o y in g   m u ltip le  r o d   elec tr o d es  in s t alled   at  d ep th s   o f   0 . 3   m   a n d   0 . 6   m   with   th m ix tu r e   co m p o s itio n   co r r esp o n d i n g   to   lev el  E .   T h is   ap p r o ac h   allo ws  f o r   m o r co m p r eh e n s iv ex am in atio n   o f   th e   p r ev io u s ly   i d en tifie d   o p tim al  co n f ig u r atio n   with in   a   m u lti - e lectr o d ar r a n g em en t .   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                      I SS N :   2 2 5 2 - 8 7 9 2   I n t J Ap p l Po wer   E n g Vo l.  1 5 ,   No .   3 ,   Sep tem b er   20 2 6 :   1 3 8 6 - 1 3 9 8   1394   Fig u r 8 ( a )   d e m o n s tr ates  th at  th g r o u n d in g   r esis tan ce   o f   t h n ativ s o il  r em ain s   co m p ar a tiv ely   h ig h   at  d e p th   o f   0 . 3   m eter s .   C o n s eq u en tly ,   in   th is   p h ase  o f   th e   s tu d y ,   c o n f ig u r atio n   co m p r is in g   f iv d o u b le - r o d   elec tr o d es  ar r an g e d   in   p ar alle with in   s in g le  r o is   u tili z ed   to   ass ess   th p o ten tial  r ed u ctio n   in   g r o u n d in g   r esis tan ce   th at  ca n   b e   ac h iev e d   th r o u g h   th e   im p lem e n tatio n   o f   a   m u lti - elec tr o d s y s tem .   Fig u r e   8 ( b )   illu s tr ates  th at  at  d ep t h   o f   0 . 6   m eter s ,   t h g r o u n d in g   r esis tan ce   o f   th e   n ativ s o il  r em ai n s   co m p ar ati v ely   h ig h ,   alth o u g h   s lig h tly   lo wer   t h an   at  0 . 3   m et er s .   C o n s eq u en tly ,   a   co n f ig u r atio n   o f   d o u b le - r o d   elec tr o d es  ar r an g ed   in   p ar allel   with in   s in g le  r o w,   co m p r is in g   to tal  o f   f iv r o d s ,   is   s u b s eq u en tly   u tili ze d   to   ass ess   th r ed u ctio n   in   g r o u n d in g   r esis tan ce   th at  ca n   b attain ed   th r o u g h   th im p lem en tatio n   o f   m u lti - elec tr o d s y s tem .           ( a)   ( b )     Fig u r 8 .   Gr o u n d in g   r esis tan ce :   ( a)   at  0 . 3   m   an d   ( b )   0 . 6   m   d ep th   with   p ar allel  r o d   c o n f ig u r atio n       4 . 4 .     O pti m um   v a lues   o f   g r o un d r esi s t a nce   Me asu r em en ts   wer p er f o r m ed   in   d if f er e n co n d itio n s   ( d if f er en elec tr o d d ep th ,   s o il   tr ea tm en t,   d o u b le - r o d   c o n f ig u r atio n   u s in g   th m o s ef f icien m ix tu r ( l ev el  E ) ) .   T h r esu lts   s h o th at  th s o il  p r o p er ties   h av b ee n   ch a n g ed   an d   th n u m b er   o f   elec tr o d es  h as  b ee n   in cr ea s ed ,   wh ich   ca u s ed   s ig n if ican d ec r ea s in   th g r o u n d i n g   r esis tan ce   in   c o m p ar is o n   with   th n ativ s o il.  B u th m ea s u r ed   v alu es  ar s till   b elo th e   r ec o m m en d ed   s tan d ar d s .   Fo r   s af ety   an d   r eliab ilit y ,   th I n d o n esian   PUI L   s tan d ar d   r e q u ir es  g r o u n d i n g   r esis tan ce   o f   5   Ω   o r   less   [ 5 ] .   H o wev er ,   th e   NE C   r eq u ir es th r esis tan ce   to   ea r th   f o r   s in g le  r o d   elec tr o d s h all   n o b e   m o r th an   2 5   Ω if   th e   r esis tan ce   is   m o r th an   2 5   Ω ,   t h en   at  least  o n e   m o r g r o u n d in g   elec tr o d e   ( s u ch   as  s ec o n d   r o d )   s h all   b e   in s talled   [ 4 1 ] [ 4 2 ] .   T h p u r p o s e   o f   th is   r eq u ir em en t   is   to   b p r ac tical  to   f ield   im p lem en tatio n   with o u n ee d   f o r   co m p lex   m ea s u r em en p r o ce d u r es.  T h er ef o r e,   co m p u t atio n al  an aly s is   i s   r eq u ir ed   to   f u r th er   ass ess   th m ea s u r em en r esu lts   an d   to   d eter m in th m o s ef f ec tiv c o n f ig u r atio n   o f   th e   g r o u n d in g   s y s tem .     4. 4 . 1.   Ana ly s is   o f   ex perim ent a l da t a   o f   depth  a nd   co ncent ra t io n v a ria t io ns   T h an aly s is   o f   Fig u r 6   s h o ws  th at  th lo west  r esi s tan ce   was  o b tain ed   at  d ep th   o f   1 . 1   m   with   an   av er ag o f   5 3   Ω .   T h is   is   b ig   d r o p   b u n o th 5   Ω   s tan d ar d   n ee d ed .   Hen ce ,   f u r th er   an al y s is   wa s   p er f o r m ed   b y   lin ea r   r eg r ess io n   o n   th m e an   d ep th   an d   c o n ce n t r atio n   d a ta.   T h p u r p o s o f   th is   an aly s i s   is   to   esti m ate  th d ep th   at   wh ich   g r o u n d   r esis tan ce   ca n   b r ed u ce d   to   th 5   Ω   tar g et  v alu e   [ 5 ] .   Fig u r e   9 ( a)   s h o ws  th lin ea r   r eg r ess io n   an aly s is .   T h ele ctr o d b u r ial  d ep th   n ee d ed   to   s atis f y   th I n d o n esian   s tan d ar d   o f   5   Ω   is   ap p r o x im ately   2 . 2 3   m .   T h d e p th   r eq u ir ed   to   s atis f y   th NE C   lim it o f   2 5   Ω   is   ap p r o x im at ely   2 . 1 0   m .   B ased   o n   th m ea s u r em en r esu lts ,   th m ix tu r u s ed   in   s am p le  E   was  id en tifie d   as  th m o s ef f ec tiv an d   co n s is ten ac r o s s   all  d ep t h s .   C o n s eq u en tly ,   s am p le  E   was  ad o p ted   as  th r ef er en ce   f o r   f u r t h er   an aly s is ,   b ased   o n   th r esis tan ce - r ed u ctio n   tr en d   i n   Fig u r 6 ,   to   esti m ate  th d ep th   o r   elec tr o d c o n f ig u r atio n   r e q u ir ed   to   ac h iev g r o u n d i n g   r esis tan ce   v alu es  o f   5   Ω   an d   2 5   Ω .   Fig u r 9 ( b )   s h o ws  th at,   f o llo win g   t h r e s is tan ce - r ed u ctio n   tr en d   o b s er v ed   f o r   s am p le   E ,   t h d ep th   at  wh ich   th e   u n tr ea te d   s o il  ( with o u ad d itiv m ater i als)  is   p r ed icted   to   r ea ch   ab o u 5   Ω   is   ap p r o x i m ately   2 . 2 3   m ,   r esis tan ce   r ed u ctio n   tr en d   o b s er v ed   f o r   s am p le  E ,   d ep th   o f   ap p r o x im ately   2 . 2 3   m   is   th e   p o in t a t w h ich   th u n tr ea ted   s o il ( with o u t a d d itiv m ater ials )   i s   p r ed icted   to   r ea c h   ab o u 5   Ω ,   co n s is ten with   th r eg r ess io n   m o d el  in   Fig u r 9 ( a) .   At  th s am d e p th ,   th e   tr ea tm en u s in g   th e   b en to n ite p alm   s h ell  ch ar co al Mg SO₄  m ix tu r in   s am p le  E   f u r th er   r ed u ce s   th r esis tan c to   ar o u n d   1 . 5   Ω ,   d em o n s tr atin g   a   s u b s tan tial im p r o v em e n t in   g r o u n d in g   p e r f o r m an ce   co m p ar ed   with   th n at iv s o il c o n d itio n .     Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I n t J Ap p l Po wer   E n g   I SS N:   2252 - 8 7 9 2       A n a lysi s   a   mixtu r es o f b en to n i te,   p a lm  ke r n el  s h ell  ch a r co a a n d     ( F err R a h ma t A s tia n t a   B u kit )   1395       ( a)   ( b )     Fig u r 9 .   Pre d ictio n   o f   th r e q u ir ed   d e p th   u n d er   d if f er e n t c o n d itio n s : ( a)   f o r   5   Ω   an d   2 5   Ω   an d     ( b )   v e r s u s   co n ce n tr atio n   f o r   5   Ω   in   s am p le  E       4. 4 . 2 Ana ly s is   o f   ex perim ent a l da t a   us ing   m ultiple r o ds   Gr o u n d i n g   r esis tan ce   v s   n u m b er   o f   elec tr o d e   r o d s   is   n o lin e ar .   R ath er ,   th e r ar e   d im in is h i n g   r etu r n s   with   th ad d itio n   o f   ea ch   r o d .   T h is   is   in   lin with   th e   th eo r y   o f   m u tu al   r esis tan ce ,   wh ich   s tates  th at  wh en   elec tr o d es  ar clo s to   ea ch   o th er ,   th cu r r en d is tr ib u tio n   f ield s   in ter ac with   ea ch   o th er   an d   th r esis tan ce   r ed u ctio n   is   less   ef f ec tiv wit h   th i n cr ea s in g   n u m b er   o f   r o d s .   Fig u r es  1 0 ( a)   an d   10 ( b )   d e p ict  th in f lu en ce   o f   ad d in g   elec tr o d es o n   th e   g r o u n d in g   r esis tan ce   f o r   s am p le  E   at  0 . 3   m   an d   0 . 6   m   d ep t h s ,   r es p ec tiv ely ,   wh e r th e   r etu r n s   ar e   d im i n is h in g .   T h m ax im u m   r esis tan ce   r ed u ctio n   is   ac h iev e d   with   u p   to   ab o u t   f iv e   r o d   elec tr o d es,  an d   th e n   t h r esis tan ce   co n tin u es  to   d ec r ea s e,   b u t h in c r e m en tal  im p r o v em e n ts   g r a d u all y   d im in is h   an d   ten d   to   ap p r o ac h   s atu r atio n   p o i n t.           ( a)   ( b )     Fig u r 10 .   Par allel  r o d s :   ( a)   at  d ep th   0 . 3   m   a n d   ( b )   at  d ep th   0 . 6   m       5.   CO NCLU SI O N   T h is   s tu d y   em p ir ically   d em o n s tr ates  th at  th co m b in atio n   o f   b en to n ite,   p alm   k er n el  s h ell  ch ar co al,   an d   m ag n esiu m   s u lf ate  ( Mg SO ₄)   s er v es  as   an   ef f ec tiv s o i en h an ce m en m ater ial  f o r   r ed u cin g   g r o u n d in g   r esis tan ce   in   s o ils   with   h ig h   r esis tiv ity .   T h s y s tem atic  in cr ea s in   elec tr o d em b ed m e n d ep th   co n s is ten tly   d im in is h ed   th e   g r o u n d i n g   r esis tan ce   an d   ap p ar en t   s o il  r esis tiv ity ,   wh ile   th ad d itio n   o f   th p r o p o s ed   f iller   m ater ial  f u r th er   am p lifie d   th is   ef f ec t.  Am o n g   all  test ed   f o r m u latio n s ,   m ix tu r co m p r is i n g   1 0 n ativ s o il,  1 0 b en to n ite,   a n d   8 0 p alm   k er n el  s h ell  ch ar co al M g SO ₄  ( Sam p le  E )   ac h iev ed   o p tim al  o v er all  p er f o r m an ce ,   r esu ltin g   in   an   av e r ag r e d u c tio n   in   g r o u n d in g   r esis tan ce   o f   7 7 . 4 r elativ to   u n tr ea te d   s o il.  T h f in d in g s   s u g g est  th at  th s y n er g is tic  m ec h an is m co m p r is in g   b en t o n i te - m ed iated   m o is tu r r eten tio n ,   p alm   k er n el  s h ell  ch ar co al' s   co n d u ctiv p ath way ,   an d   th en h an ce d   i o n ic  co n d u ctiv ity   o f   Mg SO₄ s u b s tan tially   im p r o v es  cu r r en t   d is s ip atio n   ar o u n d   th g r o u n d i n g   elec tr o d e .   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.