PROSIDING SEMINAR NASIONAL GEOFISIKA 2014 Optimalisasi Sains dan Aplikasinya Dalam Peningkatan Daya Saing Bangsa Makassar, 13 September 2014
Aplikasi Metode Geolistrik Tahanan Jenis untuk Menentukan Bidang Gelincir Daerah Distrik Abepura, Jayapura-Papua Benon John O. Inggesi1), Virman2), Patrick Marcel Fandy 3), Bevie. M. Nahumury3) 1) Mahasiswa Jurusan Teknik Pertambangan Uncen 2) Program Studi Pendidikan Fisika FKIP Uncen 3) Jurusan Teknik Pertambangan Uncen Indonesia didominasi oleh lapisan sedimen quarter yang belum terkonsilidasi dengan baik sehingga dapat menjadi pemicu terjadinya tanah longsor. Yang dimaksud dengan tanah longsor (landslide) dalam kegiatan ini mengacu pada pengertian yang didefenisikan oleh Vernes (1984) adalah: gerakan massa tanah (termasuk batuan), lapisan hasil sedimen yang belum terkonsilidasi atau lapisan tanah pada bagian lereng dengan kemiringan landai sampai sangat curam kearah kaki lereng sebagai akibat terlampauinya keseimbangan daya tahan lereng. Penentuan lahan rawan longsor dapat dilakukan dengan mengkaji beberapa parameter yang dapat memicu longsor seperti: lereng, sifat fisis tanah (data geolistrik dan triaksial), jenis bangunan lahan dan curah hujan.
Sari Tanah longsor adalah bencana alam yang sering terjadi dan dipengaruhi oleh beberapa factor diantaranya adalah bidang gelincir. Agar dampak dari longsor dapat diminimalkan maka diperlukan pemetaan untuk identifikasi sehingga dapat dilakukan pencegahan. Salah satu metode yang banyak digunakan untuk identifikasi bidang gelincir adalah metode geolistrik tahanan jenis. Aplikasi metode geolistrik di lokasi penelitian bertujuan untuk menentukan bidang gelincir. Hasil pengukuran berupa tahanan jenis semu selanjutnya menggunakan program IPI2win untuk menentukan true resistivity. Berdasarkan distribusi nilai tahanan jenis maka bidang gelincir berada pada lapisan 3 dengan ketebalan 6 m (12 m – 20 m). Bidang gelincir terdapat pada lapisan 4 yang dicirikan dengan struktur tanahnya yang kompak (tahanan jenis 1742 ohm m.
Salah satu factor penyebab longsoran yang sangat berpengaruh adalah bidang gelincir (slip surface) atau bidang geser (shears surface). Pada umumnya tanah yang mengalami longsoran akan bergerak diatas bidang gelincir tersebut. Salah satu metode yang dapat digunakan untuk menginvestigasi bidang gelincir adalah metode geolistrik tahanan jenis. Metode geolistrik ini memiliki beberapa keunggulan diantaranya memiliki akurasi pengukuran yang baik, tidak merusak lingkungan, biaya relative murah, mampu mendeteksi perlapisan tanah hingga diatas 100 m. Oleh karena itu metode ini dapat dimanfaatkan untuk survey daerah rawan longsor, khususnya untuk menentukan ketebalan lapisan yang berpotensi longsor serta litologi perlapisan batuan bawah permukaan.
Kata kunci: tahanan jenis, bidang gelincir, lapisan Pendahuluan Perkembangan perekonomian yang semakin pesat di Kota Jayapura memacu pemerintah daerah berfikir dan bekerja keras untuk mengatasi berbagai persoalan diantaranya adalah masalah kemacetan lalulintas yang disebabkan oleh jumlah kendaraan yang semakin banyak. Perkembangan ini memacu pemerintah untuk bisa menata tranfortasi melalui pembangunan jalan melingkar (Ring road). Ring road memiliki topografi yang tidak rata atau berlereng termasuk rawan terhadap gerakan tanah (longsor). Salah satu masalahnya adalah parameter kekuatan geser tanah yang dapat berubah. Sebagai contoh, karakteristik parameter kekuatan geser yang dapat berubah apabila kondisi lapisannya telah terbuka terhadap udara, apalagi jika terjadi ketergangguan secara fisik pada waktu tanah dibuka.
Metode geolistrik tahanan jenis memiliki beberapa konfigurasi , setiap konfigurasi mempunyai metode perhitungan tersendiri untuk mengetahui nilai ketebalan dan tahanan jenis bawah permukaan. Secara umum tahanan jenis semu batuan oleh beberapa parameter yaitu factor geometri, arus dan tegangan. Hubungan antar parameter tersebut ditunjukkan oleh persamaan (1) di bawah: ………………………………..….(1)
Menurut Wahyunto, 2005 potensi tanah longsor di Indonesia cukup besar, sebab kondisi dan proses geologi seperti proses pengangkatan , patahan, gempa bumi, dan aktivitas vulkanik masih terus berlangsung. Curah hujan yang tinggi dan keadaan sebagian besar lapisan tanah di
Dimana: K adalah factor geometri (m) yang tergantung pada konfigurasi yang digunakan, I adalah arus listrik (mA) dan V adalah beda potensial (volt). Dalam
24
PROSIDING SEMINAR NASIONAL GEOFISIKA 2014 Optimalisasi Sains dan Aplikasinya Dalam Peningkatan Daya Saing Bangsa Makassar, 13 September 2014
penelitian memanfaatka konfigurasi Schlumberger, yang besarnya ditentukan oleh persamaan (2) di bawah:
Menurut pemantauan Direktorat Geologi Tata Lingkungan (1997) data frekuensi kejadian dan kerusakan yang ditimbulkan oleh gerakan tanah longsor dalam sepuluh tahun terakhir menunjukkan peningkatan, dengan daerah sebaran yang bertambah luas. Sehubungan dengan hal tersebut, penentuan tingkat kerawanan suatu wilayah terhadap tanah longsor sangat diperlukan,, penentuan tingkat kerawanan suatu wilayah terhadap tanah longsor sangat diperlukan, untuk mendukung usaha perlindungan termasuk bangunan diatasnya.
…………………………..…(2) Dimana L atau (AB/2) adalah jarak antara elektroda arus dengan titik pengukuran dan l atau (MN/2) adalah jarak antara elektroda potensial dengan titik pengukuran. Penelitian ini bertujuan untuk mengetahui susunan lapisan batuan bawah permukaan tanah dan bidang gelincir berdasarkan hasil analisis data geolistrik dan data uji tanah menggunakan metode triaksial.
Metodologi Proyek jalan (ring road) ini terletak diantara Distrik Abepura – Kota Jayapura. Secara geografis lokasi penelitian terdapat pada kordinat 020 35’ 45,9’’ LS dan 1400 41’ 16,6 BT dengan ketinggian 64 m dpal. Secara administrasi termasuk ke dalam daerah Distrik Abepura Kota Jayapura, Propindi Papua, (Lampiran 1).
Uji triaksial tanah (c dan ) berbentuk silinder yang dibungkus membran karet kedap air yang diberi tekanan sel kesemua arah kemudian diberi tekanan aksial sampai terjadi keruntuhan. Uji triaksial salah satu pengujian kuat geser yang dilakukan di laboratorium. Uji ini diperlukan untuk analisis daya dukung tanah, stabilitas lereng dan stabilitas dinding penahan tanah. Kuat geser adalah gaya perlawanan yang dilakukan oleh butir-butir tanah terhadap desakan dan tarikan. Nilai kuat geser sebanding dengan tegangan normal/vertical yang bekerja pada bidang geser. Kuat geser dipengaruhi pula oleh gaya kohesi tanah yang bergantung pada jenis tanah dan kepadatannya. Hubungan fungsi antara tegangan normal dan tegangan geser pada bidang runtuh dinyatakan dengan persamaan (3) di bawah:
Pengambilan data tahanan jenis menggunakan Resistivitymeter NANIURA Model NRD 384, elektroda arus dan potensial menggunakan besi stainless steel. Obyek penelitian ini adalah batuan dasar yang dianggap mampu menahan beban berupa pembangunan jalan lingkar (ring road) . Batuan dasar di lokasi penelitian kemungkinan berada di bawah permukaan dan dapat dideteksi dari nilai tahanan jenis. Pengambilan data pada obyek penelitian tersebut dilakukan dengan cara mengalirkan arus ke dalam tanah melalui elektroda arus (AB/2) dan kemudian mengukur harga potensial dengan elektroda potensial (MN/2). Apabila dilakukan perubahan spasi elektroda yang semakin panjang maka akan didapatkan penambahan kedalaman. Data-data hasil pengukuran berupa arus listrik (mA) dan beda potensial (mV) selanjutnya diigunakan untuk mendapatkan nilai tahanan jenis semu menggunakan persamaan (1). Pengolahan data untuk mendapatkan tahanan jenis sebenarnya (true resistivity) menggunakan program IPI2win. Pengukuran geolistrik merupakan pengukuran tak langsung dimana hasilnya berupa prediksi. Oleh sebab itu dalam intepretasi data tahanan jenis dilakukan korelasi dengan data geologi (data bor). Kegiatan pemboran di daerah penelitian menggunakan bor mesin dengan total kedalaman mencapai 35 m (tanah timbunan + tanah asli). Output dari kegiatan bor berupa sampel tanah dan batuan yang terdiri atas sampel terhambur (disturbed samples)dan sampel tidak terhambur (undisturbed samples). Contoh asli (undisturbed samples) adalah suatu contoh yang masih menunjukkan sifat-sifat asli dari tanah yang ada padanya. Contoh ini tidak mengalami perubahan dalam struktur kadar air (water conten). Contoh asli dapat diambil dengan memakai tabung contoh (samples tubes). Tabung contoh merupakan suatu alat yang berbentuk silinder berdinding tipis yang disambung dengan stang-stang bor dengan suatu
………………………………….(3) Coulomb, 1976 (dalam Sriyati, R. 2011) mendefenisikan fungsi sebagai : ……………………………(4) Persamaan (4) diatas disebut kriteria keruntuhan atau kegagalan Mohr-Coulomb, dimana : = Kuat geser (kg/cm2) σ = tegangan normal pada bidang runtuh (kg/cm2) = sudut geser C = gaya kohesi (kg/cm2) Kajian masalah tanah longsor telah dikembangkan oleh beberapa peneliti seperti Sumiyatimah (2000) dan Wahyono (1997). Menurut Sumiyatimah (2000) wilayah rawan longsor umumnya terjadi pada lereng dengan kemiringan >25% dengan curah hujan >3000 mm/tahun. Sedangkan menurut Wahyono (1997) tanah longsor dapat terjadi bila pada wilayah tersebut terjadi hujan selama 4-5 hari berturut-turut dengan curah hujan >90 mm/hari. alat yang disebut pemegang tabung contoh. Tanah atau batuan yang diambil merupakan tanah/batuan yang tidak
terganggu karena akan digunakan untuk pengujian laboratorium mekanika tanah. Dalam penyelidikan di ring
25
PROSIDING SEMINAR NASIONAL GEOFISIKA 2014 Optimalisasi Sains dan Aplikasinya Dalam Peningkatan Daya Saing Bangsa Makassar, 13 September 2014 road skyland, sampel – sampel yang dikumpulkan selanjutnya di analisa di Laboratorium Pengujian Balai Geoteknik Jalan dan Jembatan Bandung. Penyelidikan tanah di laboratorium tanah, bertujuan untuk mengetahui sifat fisik tanah diantaranya direct shear test (uji geser langsung
Pembahasan Berdarkan hasil pengukuran geolistrik tahanan jenis konfigurasi Schlumberger terhadap dua titik pengukuran maka diperoleh model penampang seperti pada Lampiran 1. Berdasarkan model penampang tersebut maka secara garis besar diperoleh 5 lapisan yang memiliki kontras tahanan jenis seperti Tabel 1. Berdasarkan Tabel 1 menunjukkan bahwa lapisan 1 yang berada pada kisaran 0 - 4 m dari permukaan memiliki nilai tahanan jenis 122 ohm m – 174 ohm m. Lapisan ini termasuk lapisan penutup (top soil) yang nilai tahanan jenisnya relative besar menandakan bahwa pada lokasi pengukuran struktur tanahnya bersifat kompak. Hal ini terjadi karena titik pengukuran termasuk badan jalan yang telah diratakan sehingga dapat dilalui oleh kendaraan proyek. Kemudian pada kisaran kedalaman 4 m - 6 m nilai tahanan jenis berkisar antara 248 ohm m – 354 ohm m, hal ini diasumsikan sebagai lapisan tanah yang sedikit lebih kering dari pada di permukaan dikarenakan hujan yang turun tidak mencapai kedalaman tersebut. Pada kedalaman 6 m 12 m diasumsikan sebagai lapisan yang tidak kompak, hal ini kemungkinan disebabkan oleh pelapukan atau resapan air laut. Tahanan jenis pada lapisan ini (lapisan 3) berkisar antara 16.6 ohm m – 29.9 ohm m. Lapisan 4 adalah lapisan yang memiliki variasi tahanan jenis yaitu antara 52.6 ohm m – 1747 ohm m. Pada lapisan 4 menunjukkan bahwa pengaruh pelapukan atau air laut belum merata, ini ditunjukkan adanya tahanan jenis yang tinggi yaitu 1742 ohm m. Pengaruh air laut/pelapukan mulai terjadi pada kedalaman > 20.26 m. Dan batuan dasar di daerah penelitian ini terlihat pada lapisan 5 dengan tahanan jenis 4103 ohm m.
Hasil dan Pembahasan Hasil Penelitian Penyelidikan tanah dilakukan untuk mengetahui jenis pondasi yang akan digunakan untuk konstruksi bangunan, selain itu dari hasil penyelidikan tanah dapat ditentukan perlakuan terhadap tanah agar daya dukung dapat mendukung konstruksi yang akan dibangun, Dari hasil penyelidikan tanah ini akan dipilih alternatif /jenis, kedalaman serta dimensi pondasi yang paling ekonomis tetapi masih aman. Jadi penyelidikan tanah sangat penting dan mutlak dilakukan sebelum struktur itu mulaidikerjakan. Dengan mengetahui kondisi daya dukung tanah kita bisa merencanakan suatu struktur yang kokoh dan tahan gempa, yang pada akhirnya akan memberi rasa kenyamanan dan keamanan bila berada didalam gedung. Penyelidikan tanah yang dilakukan dilapangan maupun di laboratorium dalam penelitian ini yaitu tahanan jenis dan nilai kohesi (c) dan daya gesek (Φ). Adapun hasil penelitian dapat dilihat pada Tabel 1 di bawah: Tabel 1 Distribusi tahanan jenis dan nilai kuat geser tanah No
Lapisan
1 2 3 4
Lapisan 1 Lapisan 2 Lapisan 3 Lapisan 4
5
Lapisan 5
Tahanan jenis (ohm m) 122 – 174 248 – 354 16.6 – 29.9 52.6 – 1747 4103
Kedalaman (m)
C (kN/m2 )
(Φ) (°)
0-4 4-6 6-12 12-20
0.10-0.15
>20
-
2022.10 -
Berdasarkan uraian diatas maka dapat dikatakan bahwa bidang gelincir diasumsikan berada pada lapisan 3 dengan ketebalan 6 m (12 m - 20 m). Pada lapisan ini jenis tanah tidak kompak (lemah) jika dibanding dengan lapisan 4 (di bawahnya). Lapisan 4 disini dapat berperan sebagaai bidang gelincir sedangkan lapisan 3 merupakan material yang sewaktu-waktu dapat bergerak kerah yang lebih rendah. Tanah pada lapisan 4 termasuk kompak karena disamping nilai tahanan jenisnya yang tinggi, berdasarkan data geologi (data bor) jenis batuannya berupa naval. Batuan naval di daerah penelitian ini memiliki kandungan pasir 21,42% dan lempung 78.58% dan secara visual berwarna putih dan padat.
26
PROSIDING SEMINAR NASIONAL GEOFISIKA 2014 Optimalisasi Sains dan Aplikasinya Dalam Peningkatan Daya Saing Bangsa Makassar, 13 September 2014
Kesimpulan
Daftar Pustaka
Berdasarkan uraian di atas maka dapat disimpulkan: 1.
2.
3.
1.
Bidang gelincir di daerah penelitian berapa pada lapisan 3 dan lapisan 4, lapisan 3 merupakan lapisan yang lemah dan akan bergerak ke daerah yang lebih rendah. Sedangkan lapisan 4 bertindak sebagai bidang gelincir. Berdasarkan distribusi nilai tahanan jenis dan hasil uji tanah maka untuk pembuatan jalan melingkar di daerah penelitian menggunkana tiang panjang, pada kedalaman >20 m. Geolistrik tahanan jenis adalah salah satu metode geofisika yang dapat digunakan untuk memperkirakan bidang gelincir atau batuan dasar.
2.
3.
4. 5.
27
Direktorat Geologi Tata Lingkungan. 1997. Pemantauan gerakan tanah di Daerah Ciloto, Kabupaten Ciancur, Jawa Barat. Buletin GTL No. 19, Juni 1997. Sumiyatimah dan Yohanes. 2000. Pemodelan SIG untuk menentukan daerah rawan erosi akibat longsoran di Propinsi Jawa Barat. Proseding Forum Ilmiah Tahunan Ikatan Surveyor Indonesia. Ommonsion on landslide and other mass movements on slope. UNESCONatural Academy of Sciences, Washinton DC. Sriyati, R., 2011. Pengaruh penambahan serat sabut kelapa terhadap parameter kuat geser tanah berpasir. Jurnal SMARtek. Vernes, D. J. , 1984. Landslide Hazard Zonation. A review of principles and practice, c Wahyunto, H, Sastramihardja, W, Supriatna, W dan Sunaryo. 2005. Kerawanan longsor lahan pertanian di daerah aliran sungai Citarum, Jawa Barat. Proseding Seminar Nasional Multifungsi dan konversi Lahan Pertanian.
PROSIDING SEMINAR NASIONAL GEOFISIKA 2014 Optimalisasi Sains dan Aplikasinya Dalam Peningkatan Daya Saing Bangsa Makassar, 13 September 2014
Lampiran 1 Lokasi pengukuran
28
PROSIDING SEMINAR NASIONAL GEOFISIKA 2014 Optimalisasi Sains dan Aplikasinya Dalam Peningkatan Daya Saing Bangsa Makassar, 13 September 2014
Lampiran 2 Penampang variasi tahanan jenis
29
