PERMODELAN PERGERAKAN TANAH PADA LERENG

SERI KAJIAN ILMIAH, Volume 15, Nomor 1, Januari 2013 ___________________________________________________________________________

PERMODELAN PERGERAKAN TANAH PADA LERENG Daniel Hartanto Fakultas Tekni Unika Soegijapranata, Semarang

ABSTRACT Soil movement often occur on the slopes natural or embankment. In the absence of natural slopes non vegetation cover and slopes with vegetation cover became the main object of this research. Rate is the final results obtained from laboratory scale experiment of the natural slopes of the approach. Slope Angle is very influential to the movement rate of the soil. Angle of tilt 20 generating rate of land between: 15 cm/sec up to 66 cm/sec for compacted soil and 100 cm/sec for non compacted soil. While the angle of 40 yield rate of the ground between: 100 cm/sec to 125 cm /sec for compacted soil and rate between : 85 cm/sec to 200 cm/sec for non compacted soil. Key words: Rate,land cover, non land cover, embankment ,compacted soil and non compacted soil

PENDAHULUAN Pengertian Lereng Lereng merupakan suatu kondisi di mana terdapat dua permukaan tanah dengan ketinggian yang berbeda (Sunggono, 1984). Lereng dapat digolongkan dalam dua tipe yaitu lereng tak terbatas dan lereng terbatas (Sunggono, 1984). Menurut Cristady (1994) lereng tak terbatas merupakan kondisi di mana tanah yang mempunyai kedalaman tertentu dengan permukaan miring, terletak di atas lapisan batu dengan kemiringan permukaan yang sama. Disebut tak terbatas karena mempunyai panjang yang sangat besar dibanding kedalamannya. Jika diambil elemen tanah dengan lebar tertentu, gaya-gaya yang bekerja pada dua bidang vertikalnya akan sama karena pada lereng tak terbatas gaya-gaya yang bekerja di setiap sisi bidangnya dapat dianggap sama. Sifat-sifat tanah dan tegangan lereng tak terbatas pada salah satu bidang yang sejajar dengan lereng adalah sama maka

kelongsoran pada lereng tak terbatas biasanya terletak dalam satu bidang yang sejajar dengan bidang lereng (Sunggono, 1984). Lereng terbatas menurut Cristady (1994) merupakan kondisi di mana suatu timbunan terletak di atas tanah asli yang miring. Akibatnya timbunan akan longsor di sepanjang bidang gelincir. Contoh kondisi ini adalah jika tanah timbunan diletakkan pada tanah asli yang miring di mana pada lapisan tanah asli masih terdapat lapisan lemah yang berada di dasar timbunannya.

Gambar 1. Tipe Lereng (Sunggono, 1984) Jenis-Jenis Gerakan Tanah

35


Gerakan tanah dapat diklasifikasikan dalam banyak cara dan masing-masing memiliki kegunaannya dalam menekankan pentingnya kepada cara pengenalan, cara penanggulangan, kontrol dan keperluan klasifikasi yang lain. Hal-hal yang digunakan untuk kriteria identifikasi dan klasifikasi adalah jenis gerakan, jenis material, kecepatan gerakan, geometri, penyebab longsoran/gerakan tanah dan kondisi aktivitasnya. Berdasarkan jenis-jenis gerakannya, lereng dibagi menjadi (Rahardjo, 2002): 1. Runtuhan (Falls) Gerakan massa jatuh melalui udara yang terlepas dari lereng curam dan tidak ditahan oleh geseran dengan material yang berbatasan. Pada jenis runtuhan batuan umumnya terjadi dengan cepat dan ada kemungkinan tidak didahului gerakan awal. 2. Pengelupasan (Topples) Gerakan ini berupa rotasi keluar dari suatu unit massa yang berputar terhadap suatu titik akibat gaya gravitasi atau adanya air dalam rekahan. 3. Aliran Tanah (Earth Flow) Jenis gerakan tanah ini tidak dapat dimasukkan ke dalam kategori di atas karena merupakan fenomena yang berbeda. Pada umumnya jenis gerakan tanah ini terjadi pada kondisi tanah yang amat sensitif atau sebagai akibat dari gaya gempa. Bidang gelincir terjadi karena gangguan mendadak dan gerakan tanah yang terjadi umumnya bersifat cepat tetapi dapat juga lambat misalnya pada rayapan/ creep . 4. Longsoran (Slides).

Gerakan ini dapat bersifat progresif dari lambat hingga amat lambat yang berarti bahwa keruntuhan geser tidak terjadi seketika pada seluruh bidang gelincir melainkan merambat dari suatu titik. Massa yang bergerak menggelincir di atas lapisan batuan/ tanah asli dan terjadi pemisahan (separasi) dari kedudukan semula. (gambar 2).

Gambar 2. Jenis Pergerakan Tanah: (1) Runtuhan (2) Pengelupasan (3) Longsoran (4) Spread (5) Aliran Tanah (Cruden & Varnes, 1992) Bila keruntuhan terjadi sepanjang bidang gelincir yang masih terletak dalam batas lereng disebut keruntuhan lereng. Bila keruntuhan terjadi, bidang gelincir melewati ujung bawah lereng disebut keruntuhan dasar.

Penyebab Longsoran Material yang membentuk lereng memiliki kecenderungan tergelincir dibawa

10


beratnya sendiri dan gaya-gaya luar yang ditahan oleh kuat geser tanah dari material tersebut. Gangguan terhadap kestabilan terjadi bila tahanan geser tanah tidak dapat mengimbangi gaya-gaya yang menyebabkan gelincir pada bidang longsor. Penyebab gerakan tanah dan longsoran terdiri dari suatu seri kejadian yang dapat berasal dari alam maupun oleh manusia. Dalam banyak kasus, penyebab tersebut sering tidak dapat dihindarkan Penyebab yang paling umum adalah unsur geologi, topografi dan iklim. Jarang sekali penyebab gerakan ini bersifat tunggal tetapi pada umumnya kombinasi dari beberapa faktor. Penyebab gerakan tanah dan longsoran ini harus lebih dulu dimengerti sebelum suatu tindakan pencegahan atau tindakan remedial dilakukan. Terzaghi (1950) membagi penyebab longsoran lereng terdiri dari 2 hal: akibat pengaruh luar (external effect) dan pengaruh dalam (internal effect). Pengaruh luar yaitu pengaruh yang menyebabkan bertambahnya gaya geser dengan tanpa adanya perubahan kuat geser dari tanahnya. Contoh pengaruh luar (external effect) yaitu: 1. Akibat kaki lereng tererosi oleh aliran air sungai/ hujan Perubahan lereng suatu tebing secara alami karena erosi akan mengganggu stabilitas yang ada. Semakin terjal suatu lereng akan semakin besar kemungkinan untuk longsor (tabel 1). 2. Penggalian oleh manusia Penggalian terhadap bagian kaki lereng dapat mengurangi daya dukung tanah.

Tabel 1. Hubungan Sudut Lereng dan Jumlah Keruntuhan Sudut Lereng (derajat)

Jumlah Keruntuhan

12-14 15-18 19-20 21-22 23-24 25-26 27-28 29-30 31-33 > 33

2 12 10 46 58 73 76 36 32 7

Sumber : Zook dan Bednar, 1975 diambil dari Soedarmo, 1997 3. Pembongkaran dinding penahan tanah Dinding penahan tanah berguna untuk menahan massa tanah yang bergerak. Bila dinding dibongkar maka tidak ada bangunan yang menahan kelongsoran tersebut. 4. Beban bangunan dan konstruksi sipil yang lain Peningkatan beban permukaan ini akan meningkatkan tegangan dalam tanah termasuk meningkatnya tegangan air pori. 5. Air hujan tertahan di atas lereng Perubahan kadar air baik karena air hujan maupun resapan air tempat lain dalam tanah akan segera meningkatkan kadar air dan menurunkan kekuatan geser dalam lapisan tanah. Aliran air tanah akan mempercepat terjadinya longsor karena air bekerja sebagai pelumas. Bidang kontak antar butir akan melemah karena air dapat menurunkan tingkat kelekatan butir. 6. Timbunan tanah Suatu lereng yang baru saja ditimbuni dengan tanah, di atasnya dibangun sebuah bangunan misalnya rumah. Lereng itu dapat mengalami

11


kelongsoran karena belum kuat menahan beban di atasnya akibat timbunan yang masih baru. 7. Getaran Pengaruh getaran berupa gempa, ledakan dan getaran mesin dapat mengganggu kekuatan geser dalam tanah. Pengaruh dalam yaitu longsoran yang terjadi dengan tanpa adanya perubahan kondisi luar atau gempa bumi. Faktorfaktor yang menyebabkan pengaruh dalam tersebut antara lain: 1. Kondisi awal a. Tergantung dari jenis tanah b. Tergantung dari struktur geologi : lapisan berada di atas tanah lempung lunak; lapisan berselangseling antara tanah yang berpermeabilitas rendah dengan yang berpermeabilitas tinggi 2. Pelapukan 3. Perubahan berat volume dan tekanan air pori a. Berat volume yang menjadi jenuh b. Kenaikan tekanan air pori (akibat naiknya muka air tanah) karena hujan yang berkepanjangan, pembangunan dan pengisian waduk, gangguan pada sistem drainase dan lain-lain Akibat adanya perbedaan ketinggian pada lereng maka akan menyebabkan terjadinya gaya-gaya dalam tanah yang mendorong ke samping (horizontal). Gaya pendorong adalah gaya tangensial dari berat massa tanah. Bekerjanya gaya-gaya ini akan mengakibatkan tanah yang lebih tinggi bergerak ke arah bawah. Gaya-gaya pendorong terjadinya kelongsoran ini dapat timbul karena beberapa hal:

1. Akibat adanya beban di atas permukaan tanah yang lebih tinggi Beban di atas permukaan tanah yang tinggi misalnya beban jalan di atas lereng, traksi rem dari kendaraan-kendaraan yang lewat, tanaman-tanaman di tepi jalan (Sunggono, 1984) 2. Akibat adanya tekanan air tanah. Air sering merupakan penyebab kelongsoran tanah, baik dengan mengikis lapisan air, melumasi batuan ataupun meningkatkan kadar air suatu lempung dan mengurangi kekuatan geser. Perpindahan air seringkali terjadi di dekat pekerjaanpekerjaan tanah yang besar seperti pada suatu bendungan tanah atau galian di bawah muka air tanah alam (Smith, 1984). 3. Akibat tekanan gravitasi dalam tanah itu sendiri Pada permukaan tanah yang tidak horizontal, komponen gravitasi cenderung untuk menggerakkan tanah ke bawah. Jika komponen gravitasi sedemikian besar sehingga perlawanan terhadap geseran yang dapat dikembangkan oleh tanah pada bidang longsornya terlampaui maka akan terjadi longsoran. 4. Akibat faktor non teknis Faktor non teknis misalnya lokasi bencana dekat dengan mata air di mana binatang air seperti kepiting suka membuat sarang di dekat sungai maka lama-kelamaan tanah di

12


sekitarnya dapat kelongsoran.

mengalami

DETAIL PERMODELAN LERENG BUATAN Metode penelitian yang kami pakai adalah eksperimen laboratorium, untuk jelasnya dapat dilihat gambar 3.

Tanah polos dan tanah dengan vegetasi

Curah hujan buatan dengan intensitas tertentu Permodelan Wadah kayu (talang) diisi tanah dipadatkan/tidak dibuat kemiringan tertentu

Sensor elektronik & kelengkapan visual

Pengamatan pergerakan tanah, rate atau laju pergerakan tanah

Gambar .3 Skema Percobaan Pergerakan Tanah

HASIL PENGUJIAN Pengujian yang dilakukan di laboratorium Mekanika Tanah Fakultas Teknik Unik Soegijapranata Semarang meliputi 2 (dua) tahap yaitu : a. Pengujian curah hujan buatan b. Permodelan pergerakan tanah Pengujian Hidrologi

Pengujian ini menggunakan alat bantu shower dengan kran kontrol dengan skala tertentu. Air kran yang ada dialirkan menggunakan selang ke kran kontrol, kemudian air disemprotkan secara bebas oleh kepala shower ke bawah. Berikut adalah skema dalam menentukan curah hujan buatan : Berikut langkah – langkah pengujian hujan buatan: Langkah 1 : Kran utama (kran di laboratorium – washbak) diputar full (buka penuh) kemudian kran kontrol Langkah 2 : Ukur ketinggian dasar dan mulut gelas ukur ke kepala shower Langkah 3 : Putar kran utama posisi buka penuh (full), atur kecepatan seprotan air lewat shower dengan mengatur atau mengerakan kran kontrol digerakan sesuai dengan skala derajat sudut yang ada pada busur derajat sebagai indikatornya. Langkah 4 : Amati ketinggian air pada gelas ukur per 100 ml dan catat waktunya. Ulangi langkah 4 sampai air mencapai volume 1000 ml baru kran kontrol di putar pada 0 (posisi off) Hasil yang didapat adalah tabel hubungan antara volume dengan waktu. Hasil pengujian hujan buatan dapat dilihat pada tabel 2.

13


Tabel 2. Hasil Perhitungan Curah Hujan Buatan Trial ke - 1 Tuas kran 28 30 43 29 30 33.5 34.5 38 33

10 20 30 40 50 60 70 80 90

rerata

sudut ( ) 33 33 43 28 29 32 33 37.5 34

34 31 45 33 29 31.5 32 33

34.5 30.5 36 30 28.5 31.5 28

32.38 31.13 43.67 31.50 29.50 31.38 32.75 34.13 33.42

ml/min mm/jam

tan 0.6340 0.6038 0.9545 0.6128 0.5658 0.6098 0.6432 0.6777 0.6598

0.6340 0.6038 0.9545 0.6128 0.5658 0.6098 0.6432 0.6777 0.6598

38.04 36.23 57.27 36.77 33.95 36.59 38.59 40.66 39.59

Trial ke-1 : Mengukur air yang menyemprot keluar shower tiap interval 10 sampai dengan 90 Trial ke-2 : Mengukur air yang menyemprot keluar shower dengan sudut tuas kran kontrol 30 , 45 ,60 dan 90 Hasil uji dari trial ke-2 yang diambil adalah 34.64 mm/jam dengan sudut kran kontrol pada sudut 30 dan 41.24 mm/jam pada sudut kran kontrol pada sudut 90 Tabel 3. Hasil Perhitungan Curah Hujan Buatan Trial ke - 2 Tuas kran

Sudut ( )

ml/min

mm/jam

30

30.00

0.5774

0.5774

34.64

45

30.00

0.5774

0.5774

34.64

60

30.00

0.5774

0.5774

34.64

90

34.50

0.6873

0.6873

41.24

Permodelan Pergerakan tanah Urutan Pengujian permodelan pergerakan tanah 1. Pengambilan sampel tanah terganggu (disturb sample) dilakukan dengan 2 kondisi : kondisi tanah tanpa vegetasi (soil non land cover) dan kondisi tanah dengan vegeatasi dalam hal ini rumput (soil with land cover)

tan

dengan menggunakan alat cangkul dan linggis. Tanah tanpa vegetasi (soil non land cover) merupakan tanah asli tanpa adanya akar – akar tanaman dan batuan. Cara mengambil sampel tanah adalah : permukaan tanah yang akan dibersihkan dulu dari rumput dan akarnya dengan jalan bantuan cangkul. Tebal pemangkasan lapisan permukaan

10


tanah adalah ± 4 cm. Sampel tanah diambil sebanyak 1 karung. Sedangkan tanah dengan vegeasi (soil with land cover), tanah dicangkul perlahan dan dengan bantuan linggis, bongkahan tanah berbentuk empat persegi diangkat ke atas dan diletakan dalam karung pelastik. 2. Tanah dimasukan dalam talang dengan 2 (dua) metode yaitu dipadatkan dengan bantuan palu karet dan tanpa usaha pemadatan (tanah hanya dipadatkan dengan bantuan kekuatan tangan)

Posisikan talang dengan kemiringan tertentu, dengan bantuan bandul dan busur derajat. Kemiringan yang setting adalah 20 dan 40 . 3. Pasang 1 unit sensor gerak (3 sensor) di atas talang propotipe dan stel pergerakan masing–masing sensor. Jarak tiap sensor satu dengan lainnya adalah 60 cm. Jangan lupa diadakan test gerakan sensor dengan jalan disentuh dan lihat bacaan di ECU – display. Detail sensor dapat dilihat pada gambar 4.

Gambar 4. Permodelan Pergerakan Tanah

10


4. Persiapan hujan buatan, tiang + shower diletakan didekat talang yang telah berisi tanah. Selang dihubungkan ke kran washbak kemudian kran kontrol di posisikan 90 . Sebelum semprotan air dari shower mengenai permukaan sampel tanah, letakan ember persis di atas permukaan sehingga jatuh semprotan air betul – betul mengenai permukaan tanah. 5. Setelah langkah 3 dan 4, selanjutnya persiapkan alat tulis, kertas, stopwatch, handycam dan kamera. Aliran air dari kran dibuka penuh, kran kontrol dibuka dan saat

bersamaan stopwatch dinyalakan. Pengamatan terhadap waktu dengan kondisi : t1, tanah mulai bergerak, t2, massa tanah (bongkahan tanah) mulai meluncur turun t3, semua massa tanah meluncur turun dan amati display ECU pada saat tanah meluncur turun (laju/rate) dalam satuan cm/det. Pengamatan pergerakan tanah dan laju pergerakan tanah dapat di lihat pada tabel 4.

Tabel 4. Laju Pergerakan tanah

Tanah tanpa adanya land cover (non land cover) dan dipadatkan terlihat kecepatan laju tanah (rate) dengan sudut kemiringan lereng buatan sebesar 20 dimana butir – butiran tanah mulai bergerak (t1) = 2 cm/det sedangkan tanah tanpa pemadatan (t1) = 5 cm/det sehingga selisih 3 cm/det. Tanah tanpa adanya land cover (non land cover) dan dipadatkan

terlihat kecepatan laju tanah (rate) dengan sudut kemiringan lereng buatan sebesar 40 dimana butir – butiran tanah mulai bergerak (t1) = 100 cm/det sedangkan tanah tanpa pemadatan (t1) = 85 cm/det sehingga selisih 15 cm/det. Tanah dengan land cover terlihat kecepatan laju tanah (rate) dengan sudut kemiringan lereng buatan sebesar 40 dimana butir–butiran

9


tanah mulai bergerak (t1) = 11 cm/det hingga 44 cm/det .

PENUTUP Kesimpulan 1. Permodelan pergerakan tanah oleh curah hujan hujan buatan menghasilan laju atau rate pergerakan tanah yang bervariasi. Kemiringan (sudut) talang berpengaruh besar bagi laju atau rate dari tanah tersebut 2. Sudut talang 20 menghasilkan laju tanah antara : 15 cm/det sampai 66 cm/det untuk tanah padat. Sedangkan tanah tanpa usaha pemadatan laju : 100 cm/det

3. Sudut talang 40 menghasilkan laju tanah antara : 100 cm/det sampai 125 cm/det untuk tanah padat. Sedangkan tanah tanpa usaha pemadatan laju : 85 cm/det sampai 200 cm/det. Saran 1. Perlu adanya studi lebih lanjut untuk mementukan curah hujan yang bervariasi 2. Perlu adanya sampel tanah yang diambil secara zona – zona 3. Perlu adanya variasi dari kondisi land cover seperti vegetasi perdu, bambu dan tamanan lainnya 4. Perlu adanya variasi slope lereng

DAFTAR PUSTAKA Abramson, Lee, Sharma, & Boyce, 1996, Slope Stability and Stabilization Methods, John Wiley and Sons, New York Bowles, Joseph E & Hainim, Johan K, 1991, Sifat-Sifat Fisis dan Geoteknis Tanah, Erlangga, Jakarta Carter, Michael & Bentley, Stephen, P, 1991, Correlations of Soil Properties, Pentech Press Publishers, London Cristady, Hary, 1994, Mekanika Tanah 2, PT. Gramedia Pustaka Utama, Jakarta. Djaja, Bustami Usman, 2001, Peta Kerentanan GerakanTanah dan Kebencanaan Beraspek Geologi Lainnya Kota Semarang, Jawa Tengah, Direktorat Tata Lingkungan Geologi dan Kawasan Pertambangan, Semarang. Herianto, W, 1983, Analisa Kestabilan Lereng Seri Mekanika Tanah 1: Edisi I, Bandung. Rahardjo, Salim & Widjaja, 2002, Manual Kestabilan Lereng, Geotechnical Engineering Center Universitas Katolik Parahyangan, Bandung Smith, M. J, 1984, Mekanika Tanah, Erlangga, Jakarta.

10


Soedarmo, G. Djatmiko & Purnomo, S. J. Edy, 1997, Mekanika Tanah 2, Kanisius, Yogyakarta Sunggono, K. H, 1984, Mekanika Tanah, Nova, Bandung Terzaghi, Peck, & Mesri, 1996, Soil Mechanics in Engineering Practise, John Wiley and Sons, Inc., New York Wesley, L. D, 1988, Mekanika Tanah, Yayasan Badan Penerbit Pekerjaan Umum, Jakarta

10

SERI KAJIAN ILMIAH, Volume 15, Nomor 1, Januari 2013 _______________________________________________________________________ ____

1

PERMODELAN PERGERAKAN TANAH PADA LERENG

Recommend Documents