17th Annual Scientific Meeting Jakarta, 13-14 November 2013
Pengembangan Peta Klasifikasi Tanah dan Kedalaman Batuan Dasar untuk Menunjang Pembuatan Peta Mikrozonasi Jakarta Dengan Menggunakan Mikrotremor Array M. Asrurifak, Masyhur Irsyam , Bigman M Hutapea Pusat Penelitian Mitigasi Bencana (PPMB-ITB)
M. Ridwan Puslitbang Kementrian Pekerjaan Umum
Aldiar Vidi Pramatatya, Dedy Dharmawansyah Fakultas Teknik Sipil dan Lingkungan ITB ABSTRACT: Studi ini dimaksudkan untuk memperoleh peta klasifikasi berdasarkan data bor dangkal (kedalam 30 m) dan peta kedalaman batuan dasar di Jakarta berdasarkan data interpretasi Microtremor array. Studi ini merupakan bagian dari penelitian mahasiswa S2, S3 dan program mikrozonasi Jakarta, dimana metodologi yang digunakan untuk analisis bawah permukaan meliputi: 1) review dan studi literatur mengenai kondisi geologi, 2) pengumpulan data-data bor sekunder dan pengambilan data mikrotremor array, 3) Pengolahan data mikrotremor dengan metode Spatial Autocorrelation (SPAC), 4) Pemodelan struktur kecepatan gelombang-S 1D dan 2D 5) Pembuatan peta klasifikasi site dan kedalaman batuan dasar. Hasil dari studi ini berupa peta klasifikasi tanah dan peta kedalaman batuan dasar di lokasi penelitian yang akan digunakan sebagai data dan parameter dalam penyusunan peta mikrozonasi gempa, dimana peta mikrozonasi gempa ini diperlukan sebagai masukan dalam proses lanjutan kajian risiko bencana gempabumi agar langkah-langkah mitigasi bencana gempa selanjutnya dapat diformulasikan dan diimplementasikan. Keywords: klasifikasi tanah, batuan dasar, microtremor array
1
PENDAHULUAN
Wilayah kepulauan Indonesia merupakan daerah rawan gempa karena secara geografis berada di daerah konvergensi beberapa lempeng tektonik aktif. Dilihat dari data sejarah kegempaan yang pernah terjadi, hampir seluruh wilayah Indonesia merupakan daerah dengan tingkat kejadian gempa yang cukup tinggi. Dalam beberapa tahun terakhir ini seringkali terjadi gempa dengan kekuatan yang beragam, dimana gempa-gempa dengan kekuatan sedang-besar seringkali menimbulkan dampak yang cukup besar di daerah yang terkena gempa seperti kerusakan pada bangunan gedung, infrastruktur dan korban jiwa. Untuk mengurangi tingkat risiko terhadap gempa, pemerintah telah memprogramkan penyusunan peta mikrozonasi dengan prioritas DKI Jakarta dan beberapa kota besar lainnya di Indonesia. Khusus untuk DKI Jakarta rencananya peta mikrozonasi dibuat sampai level 4 yang dibuat secara rinci dalam skala 1:25.000, dengan memperhitungkan hasil analisis respons tanah berdasarkan hasil penyelidikan geoteknik lengkap, hasil studi seismologi
terapan, analisis vulnerability, perhitungan kerugian, dan evaluasi risiko. Untuk mengetahui kedalaman batuan dasar dan menambah kelengkapan data tanah di Jakarta terkait dengan penyusunan peta mikrozonasi, maka dalam kegiatan ini akan dilakukan penyelidikan tanah dengan melakukan pengeboran dangkal untuk mendapatkan data site class (kedalaman 30 m) dan dengan menggunakan metode microtremor array. Metode Spatial Autocorrelation (SPAC) akan digunakan untuk analisis data microtremor untuk memperoleh kurva dispersi dan pemodelan struktur kecepatan gelombang S. Interpretasi model struktur kecepatan gelombang S 1D hasil uji mikrotremor array ditujukan untuk penentuan kedalaman batuan dasar dan klasifikasi tanah. Studi ini merupakan bagian dari penelitian S3 dan program mikrozonasi Jakarta, dimana metodologi yang digunakan untuk analisis bawah permukaan meliputi: 1) review dan studi literatur mengenai kondisi geologi, 2) pengumpulan data-data bor sekunder dan pengambilan data mikrotremor array, 3) Pengolahan data mikrotremor dengan metode
67
17th Annual Scientific Meeting Jakarta, 13-14 November 2013 Spatial Autocorrelation (SPAC), 4) Pemodelan struktur kecepatan gelombang-S 1D dan 2D 5) Pembuatan peta klasifikasi site dan kedalaman batuan dasar. Hasil dari studi ini berupa peta klasifikasi tanah dan kedalaman batuan dasar di lokasi penelitian sebagai bahan masukkan untuk penyusunan peta mikrozonasi gempa.
2
METODOLOGI
Metodologi dan proses analisis untuk mendapatkan peta klasifikasi tanah ini meliputi: a. Studi literatur dan pengumpulan data sekunder hasil penyelidikan tanah yang ada di wilayah Jakarta dari Dinas Perindustrian dan Energi Provinsi DKI Jakarta khususnya dan Dinas atau instansi lain yang mempunyai data geoteknik wilayah Jakarta yang memungkinkan untuk dimanfaatkan datanya;
array dirancang sesuai dengan target kedalaman yang diperlukan. Pengukuran pada satu lokasi pengamatan dilakukan dengan memasang 4 buah sensor pada tiap segitiga array dimana 1 buah diletakkan dipusat lingkaran dan 3 buah menyebar diluar lingkaran, Durasi pengukuran yang diperlukan untuk setiap segitiga array adalah sekitar 45 menit – 1.5 jam untuk array besar dan 30 - 45 menit untuk array kecil. Prosesing data mikrotremor array dilakukan dengan beberapa tahap sebagai berikut: a. Estimasi kecepatan fase dilakukan dengan metode Spatial Autokorelasi (SPAC) dengan menggunakan persamaan berikut :
(r , )
Informasi lokasi titik bor bila tidak ada di data, maka apabila memungkinkan bisa dilakukan survey lapangan untuk mendapatkan koordinat titik bor tersebut dengan GPS; c. Mengembangkan suatu sitem basis data yang berisi informasi data geoteknik hasil penyelidikan tanah tersebut dalam format Graphycal Information System (GIS); d. Melakukan pengolahan data tanah untuk selanjutnya supaya bisa ditentukan klasifikasi tanah (site class); Metodologi survey mikrotremor array dilakukan dengan konfigurasi dibuat berbentuk segitiga dengan tujuan untuk memperoleh memperoleh kurva dispersi mikrotremor dengan metode SPAC. Ukuran segitiga
dimana 0, adalah fungsi SPAC pada titik pusat array melingkar.
b. Mensortir data geoteknik agar bisa digunakan untuk analisis perambatan gelombang dari batuan dasar ke permukaan tanah dengan ketentuan informasi data minimal yang harus ada adalah sebagai berikut: Ada informasi lokasi titik bor (ada koordinat longitude dan latitude). Ada informasi deskripsi lapisan tanah hingga kedalaman 30-40 m. Ada informasi hasil uji N-SPT tiap-tiap lapisan tanah. Ada informasi nilai specific gravity tiap-tiap lapisan tanah.
2 1 (r , , )d 0 2 . 0,
Dengan integral dari persamaan diatas diperoleh :
r c
(r , ) J 0
Jo(x) adalah Bessel function dari x, c(ω) adalah kecepatan fase pada tiap frekuensi ω. Kecepatan fase c(ω) dihitung dengan mencocokan (fitting) koefisien SPAC pada frekuensi f terhadap fungsi Bessel. b. Estimasi Kecepatan Gelombang Geser (Vs) c. Profil kecepatan gelombang geser 1-D diperoleh dari hasil inversi dari kurva dispersi mikrotremor pada setiap lokasi pengukuran dengan menggunakan algoritma genetika. Pada dasarnya cara ini dilakukan untuk mendapatkan model yang paling baik (mendekati kondisi sebenarnya) dengan misfit paling minimum.
3
HASIL ANALISIS
Data yang diambil dari data borlog adalah N-SPT, dari nilai tersebut ditentukan site class disetiap titik yang ditinjau, yaitu dengan merata-ratakan N-SPT untuk 30 m lapisan teratas sesuai dengan aturan yang ada di SNI 1726-2012. Penentuan site class berdasarkan nilai N rata-rata yang dimaksud adalah seperti yang terlihat pada Tabel-1.
68
17th Annual Scientific Meeting Jakarta, 13-14 November 2013 Tabel-1. Klasifikasi tanah (SNI 1726-2012) Klasifikasi Situs
Deskripsi Umum
Vs (m/dt)
N
Su (KPa)
SA
Batuan Keras
Vs 1500
N/A
N/A
SB
Batuan
750 Vs 1500
N/A
N/A
SC
Tanah sangat Padat dan Batuan Lunak
350 Vs 750
N 50
Su 100
SD
Tanah Sedang
175 Vs 350
15 N 50
50 Su 100
Vs 175
N 15
Su 50
SE
Tanah Lunak
Setiap profil lapisan tanah dengan ketebalan lebih dari 3m dengan karakteristik sebagai berikut : 1. PI >20 2. Kadar air 40% 3.
SF
Gambar-1.
Tanah Khusus
Kuat geser tak terdrainase
Su 25KPa
Membutuhkan evaluasi khusus
Sebaran lokasi dan klasifikasi tanah dari 218 data bor yang digunakan untuk studi.
69
17th Annual Scientific Meeting Jakarta, 13-14 November 2013 Dalam penelitian ini didapat data tanah sebanyak 218 titik yang menyebar di Jakarta. Selanjutnya akan dibuat peta kontur site class dengan menggunakan 218 data tersebut. Adapun lokasi dan hasil dari perhitungan site class untuk 218 titik tersebut dapat dilihat pada Gambar-1. Dari peta diatas kemudian dibuat peta kontur N-SPT. Adapun peta kontur N_SPT dapat dilihat pada Gambar-2. Jika dikelompokkan berdasarkan klasifikasi tanahnya menurut Tabel-1 diatas, maka site class Jakarta maka dapat dilihat pet kelas situs seperti Gambar 3. Hasil pengukuran Microtremor array yang sudah dilakukan hingga bulan September 2013 adalah sebanyak 16 titik yang tersebar sebagian besar wilayah Jakarta Utara dan Timur. Jadi data Microtremor array ini masih bersifat sementara karena akan dilakukan pengukuran lanjutan sehingga kerapatan titik pengamatan menjadi lebih baik hingga
Gambar-2.
mengasilkan peta kontur yang lebih representative. Peta kontur kedalaman batuan dasar dari 16 data pengukuran Microtremor array ini seperti yang terlihat pada Gambar-4.
4
DISKUSI DAN KESIMPULAN
Studi ini menampilkan peta klasifikasi berdasarkan 218 data bor dangkal (kedalam 30 m) dan peta kedalaman batuan dasar di Jakarta berdasarkan 16 data interpretasi Microtremor array. Peta sebaran site class di wilayah DKI Jakarta didominasi oleh tanah lunak dan tanah sedang. Untuk wilayah Jakarta Utara sebagian besar merupakan tanah lunak.
Peta kontur nilai N-SPT rata-rata hingga kedalaman 30 m dari 218 data titik bor.
70
17th Annual Scientific Meeting Jakarta, 13-14 November 2013
Gambar-3.
Peta sebaran klasifikasi tanah wilayah Jakarta dari 218 data titik bor.
Data yang digunakan untuk pembuatan peta klasifikasi tanah ini adalah 218 data bor yang sebarannya relatif belum merata, oleh karena itu peta klasifikasi tanah ini akan lebih representative bila data bor yang digunakan lebih banyak yang merata di seluruh wilayah Jakarta.
survey microtremor array ini sudah dilakukan
Data yang digunakan untuk pembuatan peta
diperlukan sebagai masukan dalam proses lanjutan kajian risiko bencana gempabumi agar langkah-langkah mitigasi bencana gempa selanjutnya dapat diformulasikan dan diimplementasikan.
kedalaman batuan dasar ini adalah sebanyak 16 data microtremor array yang sebarannya sebagian besar di wilayah Jakarta Timur, oleh karena itu peta kedalaman batuan dasar ini masih bersifat sementara dan akan lebih representatif bila pekerjaan
lebih banyak dan merata di seluruh wilayah Jakarta.
Hasil dari studi ini akan digunakan sebagai data dan parameter dalam penyusunan peta mikrozonasi gempa, dimana peta mikrozonasi gempa ini
71
17th Annual Scientific Meeting Jakarta, 13-14 November 2013
Gambar-4.
Peta kontur kedalaman batuan dasar di wilayah DKI Jakarta berdasarkan 16 data Microtremor array.
DAFTAR PUSTAKA Atilla Ansal, Recents Advances in Earthquake Geotechnical engineering and Microzonation, Geotechniccal, Geologycal, Earthquake Engineering, Kluwer Academic Publisher, 2004. Irsyam M., dkk, 2010, Ringkasan Hasil Studi Tim Revisi Peta Gempa Indonesia, Laporan Studi. Sitharam, Microzonation Studies in India: Experiments and Experiences, Department of Civil
Engineering, Indian Institute of Science, Bangalore, India. SNI-1726-2012, Tata Cara Perencanaan Ketahanan Gempa Untuk Struktur Bangunan Gedung dan Non Gedung, Badan Standarisasi Nasional, 2012 Nath, S.K. and Thingbaijam,K.K.S., Seismic Hazard Assessment – a Holistic Microzonastion Approach, Dept. Geology and Geophysics, Indian Institute of Technology, Kharagpur, India, Nat. Hazards Earth Syst. Sci, 9, 1445-1459, 2009.
72
