Kestabilan lereng
Metode Analisis kestabilan lereng
Metode yang umum dilakukan adalah dari analisis stabilitas lereng didasarkan atas dari batas keseimbanganFaktor aman stabilitas lereng diistimasikan dengan menguji kondisi keseimbangan pada saat terhitung keruntuhan mulai terjadi
Metode ke dua tentang analisis lereng yang didasarkan atas teori elastisitas atau plastisitas untuk menentukan tegangan geser pada tempat kritis untuk dibandingka dengan kuat geser.
Kekuatan Masa Batuan
Untuk analisa kestabilan lereng perlu diketahui sifat fisik dan sifat mekanik batuan. Sifat fisiknya diperlukan data : bobot isi batuan (γ), sedangkan sifat mekaniknya adalah kuat geser batuan yang dinyatakan dalam parameter kohesi (c) dan sudut geser dalam (θ).
2 macam gaya
Secara prinsip pada suatu lereng sebenarnya terjadi 2 macam gaya yaitu gaya penahan (R) dan gaya penggerak (W sin ψ ). Gaya penahan yaitu gaya yang menahan massa dari penggerak agar tidak terjadi longsoran, sedangkan gaya penggerak adalah gaya yang menyebabkan massa bergerak sehingga terjadi kelongsoran.
Lereng akan longsor jika gaya gaya penggeraknya lebih besar dari gaya penahan atau W sin ψ > R R
Wsinψ
Wcos ψ
ψ
W
Gaya yang bekerja pada suatu blok di atas bidang miring
Bobot isi batuan(γ)
Akan menetukan besarnya beban yang diterima pada permukaan bidang longsor dinyatakan dalam berat per volume dengan rumus : γn = Wn/(Ww – Ws) γn = Bobot isi batuan Wn = Berat conto asli Ws = Berat conto jenuh Ww = Berat conto Jenuh
Kohesi (c),
Adalah gaya tarik menarik antar partikel dalam batuan dinyatakan dalam satuan berat per satuan luas. Nilai kohesi (c) diperoleh dari pengujian kuat geser langsung.
Sudut geser dalam (θ),
sudut yang dibentuk dari hubungan antara tegasan normal dengan tegangan geser di dalam material tanah atau batuan. τr
σn θ τr
c σn
Faktor keamanan = c + σ tan θ gay a y angmenghambatgerak Fs(faktor keamanan) =
gay a y angmeningkatkan gerak Faktor Keamanan(FK) lereng terhadap longsoran tergantung pada ratio antara kekuatan geser tanah ( ) dan tegangan geser yang bekerja (m). Jadi F.K = /m ............. apabila > 1 stabil & < 1 longsor
rotational slip
Fs = rT/XW
R = jari-jari logsoran T = gayageser X = jarak ttk berat massa ke garis vertikal dan tk pusat longsoran
W = berat massa
Cara analisis kemantapan lereng No
I
Analisis
Cara
Bidang
Tanah
Batu
longsoran *)
**)
**)
L,P,B
0
0
Keterbatasan
Berdasarkan
Menbandingkan
Kurang teliti;
pengamatan
kestabilan lereng
2.
visual
yang ada
3.
1.
Tergantung pengalaman seseorang; Disarankan untuk dipakai bila tidak ada
resiko
II
III
Menggunakan
Fellennius
L
0
-
Fellenius kurang teliti, hanya dapat
Komputasi
Bishop
L,P,B
0
0
menghitung faktor keamanan tetapi tidak
Jambu
L,P,B
0
0
dapat menghitung defirmasi
Menggunakan
Cousins
L
0
-
1.
Grafik
Jambu
L
0
0
2.
Duncan
P
0
0
Hock& Bray
P,B
-
0
Keterangan : *) L = Lingkaran P = Planar B = Baji
Material homogen Umumnya struktur sederhana
**) 0 = digunakan - = tidak digunakan
Pengaruh struktur geologi terhadap kestabilan lereng
(a) Kemiringan Struktur geologi berlawanan lereng
(c) Struktur geologi tidak beraturan
(b) Kemiringan Struktur geologi searah lereng
(d) Tanah, pasir atau material dengan spasi yang rapat lepas lainnya
Nilai faktor keamanan lereng pada berbagai kondisi No
Ketentuan
Minimum
1
Faktor keamanan lereng umum
1,2 – 1,3
2
Analisis balik longsoran besar
1,1
3
Kondisi geologi yang komplek, lapisan tanah/batuan yang lunak, adanya air tanah
1,3
4
Kondisi lereng sederhana
1,2
5
Pekerjaan sipil
1,5
Faktor keamanan minimum kemantapan lereng (DPU, 1994) Resiko*)
Kondisi Bahan
Parameter kuat geser **) Maksimum
Teliti Tinggi
Kurang Teliti
Teliti
Kurang Teliti
Dengan gempa
1,5
1,75
1,35
1,5
Tanpa gempa
1,8
2
1,6
1,8
1,3
1,6
1,2
1,4
Tanpa gempa
1,5
1,8
1,35
1,5
Dengan gempa
1,1
1,25
1
1,1
Tanpa gempa
1,25
1,4
1,1
1,2
Menengah Dengan gempa
Rendah
Sisa
Resiko tinggi
apabila konsekuensi terhadap manusia cukup besar, bangunan sangat mahal dan atau sangat penting; Resiko menengah apabila konsekuensi terhadap manusia sedikit, bangunan tidak begitu mahal dan atau tidak begitu penting; Resiko rendah apabila tidak ada konsekuensi terhadap manusia dan bangunan .
Kuat geser maksimum **) Kuat geser maksimum adalah harga puncak dan dipakai bila massa tanah atau batuan yang potencial longsor tidak mempunyai bidang discontinuitas dan belum pernah mengalami gerakan; Kuat geser sisa digunakan bila massa tanah / batuan yang potencial longsor mempunyai bidang discontinuitas dan atau pernah bergerak (walaupun tidak mempunyai bidan discontinuitas)
Penggunaan /aktivitas dan sudut lereng yang optimum PENGGUNAAN/ AKTIVITAS
% SUDUT LERENG 0-3
3-5
5-10
10-15
15-30
30-70
>70
Rrekreasi umum
+
+
+
+
+
+
+
Bangunan terhitung
+
+
+
+
+
+
+
Jalan urban/Kota
+
+
+
Sistem septik
+
+
Perkotaan
+
+
+
+
Perumahan konvensional
+
+
+
+
Pusat perdagangan
+
+
Jalan raya
+
+
Lapangan terbang
+
Jalan kereta api
+
Jalan lain
+
+
+
+
45%
+
Mencegah Runtuhnya Sebuah Lereng
A. Memperkecil Gaya Penggerak/Momen Penggerak. Gaya penggerak dapat diperkecil hanya dengan merubah bentuk lereng yaitu membuat lereng lebih landai, memperkecil ketinggian lereng,, meniadakan beban yang memberati bagian puncak, drainase pipa, pemotongan dinding., menurunkan permukaan air tanah melalui drainasi atau pemompaan.
B. Memperbesar Gaya Penahan /Momen Penahan
Untuk memperbesar daya penahan dapat dilakukan dengan menerapkan beberapa metode perkuatan tanah diantaranya, menempatkan berat tambahan pada kaki lereng, tembok penahan / dinding penahan tanah.
Jejala kawat
Pengikat beton
Kekar
Angker
Tumpuan beton Baut beton
Lubang injeksi semen
kekar
Saluran Sumur pompa
Pengeringan
Pembobotan parameter pengaruh tanah longsor N
Faktor N Pengaruh o
Parameter Pengaruh
Bobot
Skor mak
Skor Min
1 Bentuk lahan
Proses
50
10
2 Lereng
Kemiringan lereng
50
10
3 Geologi
Tingkat pelapukan batuan
5
1
Struktur perlapisan batuan
5
1
Struktur geologi sesar*
50
10
Ketebalan solum tanah
5
1
Tektur tanah
5
1
Drainase
5
1
Stabilitas
5
1
Penggunaan lahan
5
1
Kerapatan vegetasi
5
1
190
38
4 Tanah
5 Lahan Jumlah
Klas kerawanan tanah longsor No
Interval Total Skor
Kriteria Kerawanan
Klas
1
28 – 65
Rendah
1
2
66 – 102
Sedang
2
3
103 - 140
Tinggi
3
Sumber : Analisis PSBA UGM 2001
Indeks kerawanan tanah longsor No
Tingkat Kerawanan
Penjelasan Indeks Kerawanan
1
Rendah
0
2
Sedang
0.5
3
Tinggi
Daerah aman ancaman korban jiwa tidak ada
Daerah kurang aman, potensi terhadap ancaman korban Sumber : Analisis PSBA UGM 2001 jiwa 1
Daerah tidak aman, ancaman korban jiwa tinggi
Kriteria tingkat resiko akibat tanah longsor No
Jumlah jiwa yang terancam
Tingkat Resiko
1
Tanpa
Rendah
2
1 – 10
Sedang
3
> 10
Tinggi
Aplikasi perhitungan RMR & SMR
Kemantapan lereng tambang terbuka Beberapa parameter : Kondisi struktur geologi Sifat2 fisik & mekanik mataerial Tekanan air tanah Geometri lereng
Kondisi struktur geologi adalah Parameter yang paling diperhitungkan
Klasifikasi massa batuan yg t.d. bidang lemah/kekar dan derajat pelapukan masa batuan. Sudut kemantapan lereng Deskripsi kekar untuk melihat potensi kelongsoran Arah penggalian terhadap kemantapan lereng
Rock mass rating (RMR) RMR disebut pula Geomechanics Classification oleh Bieniawski (1973): RMR t.d. 6 parameter : 1. UCS, 2. RQD, 3. Jarak kekar(Discontinuity), 4. Kondisi kekar, 5. Kondisi air tanah dan 6. Orientasi kekar.
5 kelompok bobot total RMR Bobot yg tinggi menunjukkan kualitas massa batuan yang lebih baik. Karena isi kekar bisa terisi oleh kuarsa, lempung, karbonat, kaolin, klorit, dan kekerasannya juga berbeda, maka evaluasi kondisi kekar harus mengikuti standard. Penentuan bobot RMR memerlukan sifat-sifat kekar pada massa batuan pembentuk lereng
Dasar Kelongsoran lereng akibat kekar dengan model longsoran 1.
2.
Longsoran busur(Tripical longsoran tanah): adalah longsoran terjadi pada tanah(over burden, waste dan batuan lapuk). Terjadi dengan sistem kekar yang rapat dan tidak mempunyai struktur. Longsoran bidang : Kemiringan kekar ratarata searah dsengan kemiringan lereng, fenomena ini tidak berlaku untuk massa batuan skistos,
3. Longsoran Baji: garis perpotongan 2 bidang kekar mempunyai kemiringan ke arah kemiringan lereng. 4. Longsoran Toppling: massa batuan terdiri dari bidang diskontiniu yang hampir tegak dan bila terjadi pada massa batuan kuat , rekahan tarik akan melendut terus dan miring kearah kemiringan lereng
Longsoran secara umum Secara umum longsoran lereng mempunyai bentuk dan kinematik yang berbeda tergantung dari karakteristik massa material pembentuknya. Material tanah biasanya didasarkan atas sifat kuat tekannya(< 1 Mpa) dan kalau > 1 Mpa disebut batuan.
Lereng yg t.d. batuan akan tidak setabil bila didalamnya terdapat bidang-bidang lemah yg memiliki orientasi positif terhadap muka lereng. Orientasi dip, dan jarak antar bidang lemah mempengarui bentuk longsoran lereng batuan.
Unconfined Compressive Strength Test Contoh berbentuk silinder, balok atau prisma ditekan dari satu arah(uniaxial). Secara teoritis tegangan pada contoh searah dengan gaya, tetapi kenyataannya arah tegangan tidak searah dengan gaya yang dikenakan contoh, karena ada pengaruh dari plat penekan yang menghimpit contoh, sehingga pecahan tidak berbentuk cone.
Nilai UCS Nilai UCS didapat dari gaya tekan ketika sample batuan tersebut pecah dibagi luas penampang sample dengan rumus : qv = P/A qv = kuat tekan (UCS) P = gaya tekan A = Luas penampang
TABEL KLASIFIKASI TEKNIS BATUAN UTUH(ucs) DEERE PEMERIAN KEKUATAN
UCS (MPa)
BATUAN
Sangat lemah
1 – 25
Kalk. Batugaram
Lemah
25 – 50
Batubara, siltstone, sekis
Sedang
50 – 100
Batupasir, Slate, Shale
Kuat
100 – 200
Marmer, granit, guenis
Sangat Kuat
> 200
Kwarsa, dolerit, gabro, basalt
POINT LOAD TEST
Pengujian ini dilakukan secara tidak langsung dilapangan untuk mengetahui kekuatan strenth. Dengan bentuk silinder(50 mm) atau tidak beraturan, tidak besar sehingga dengan cepat diketahui di lanpangan. Nilai Point load test didapat dari hasil pembagian kuat tekan dengan nilai D2 Is =P/D2 Is = Point load index, P=Gaya tekan D = diameter sample indeks RQD
RQD = PANJANG INTI BOR >0.10M/PANJANG TOTAL BOR(M) X 100 % RQD (%)
KUALITAS BATUAN
< 25
SANGAT JELEK
25 – 50
JELEK
50 – 75
SEDANG
75 - 90
BAIK
KEKAR
Identifikasi kondisi diskontinyu ini sangat komplek, oleh karena itu pengamatan dilakukan secara terpisah dan meliputi : Pemisah (sparation) dan kandungan bahan pengisi Kekerasan (roughness, Pelapukan (Weathered) Kemenerusan (countinuity of joint)
Klasifikasi untuk spasi kekar Pemerian
Spasi Kekar
Keterangan
Sangat lebar
>3m
Padat
Lebar
1 – 3m
Masif
Cukup dekat
0.3 – 1m
Bloky/seamy
Dekat
50 – 300mm
Terpecah
Sangat dekat
< 50mm
Hancur dan tersebar
Kondisi Air Tanah
Air dapat mengakibatkan kondisi massa pembentuk lereng menjadi tidak mantap disebabkan oleh: air 1.menaikan beban massa pembentuk lereng 2. yg berada diantara bidang lemah akan membentuk lapisan film dan berpeluang sebagai bidang celincir 3. yg mengalir akan melarutkan zat sementasi 4. dpt memperbesar pori2 dan ikatan antar butir lemah.
Beberapa hal yg perlu diperhatikan
Variasi tinggi muka air tanah Pola aliran air tanah Permeabilitas batuan Unsur kimia terlarut dalam air tanah Orientasi Kekar
Slope Massa Rating (SMR)
Dalam menyertakan bobot pengatur orientasi kekar Romana(1980), memodifikasi RMR yang dikenal dengan SMR. Dengan rumus SMR = RMR –(F1xF2xF3)+F4 Dimana: F1= tergantung pada pararelisme antara kekar dan kemiringan muka lereng (Strike) F2= berhub. Dip kekar pada longsoran bidang F3= menunjukkan hub.antara kemiringan jenjang dg dip kekar F4= berhub. Dg. Metode penggalian lereng
CONTOH HASIL PERHITUNGAN RMR DAN SMR TITIK BOR
RM R
SMR
DES.BATU AN
KESTABILA TIPE LONGSOR N
BGT.01
59
51.9
SEDANG
MANTAP
Dikontrol oleh kekar
BGT.02
59
51.9
SEDANG
MANTAP
Dikontrol oleh kekar
BGT.03
57
49
SEDANG
MANTAP
Dikontrol oleh kekar
BGT.04
46
38.9
TIDAK BAIK
TDK MANTAP
Dikontrol oleh kekar
BGT.05
60
52
SEDANG
MANTAP
Dikontrol oleh kekar
SARAN Berdasarkan data diatas perlu dilakukan tindakan pencegahan dengan memperkecil lereng dan merubah jenjang kemiringan lereng khususnya sekitar BGT.04 dengan kemiringan jenjang harus lebih kecil dari dip kekar dengan selisih sekitar >10 derajat(30) untuk menaikkan nilai SMR dari lereng sehingga menjadi lebih stabil.
