STABILITAS LERENG (SLOPE STABILITY)
• Lereng : tanah dengan permukaan miring, berupa lereng alam atau lereng buatan berupa hasil galian atau timbunan, seperti pada tebing sungai, tebing jalan, tanggul atau bendungan.
• Pada suatu lereng, tanah selalu cenderung akan longsor ke bawah. • Longsor : terjadi pergeseran tanah bagian atas dengan yang di bawahnya, akibat dorongan berat sendiri. Pada kondisi tertentu dibantu oleh dorongan air, gaya gempa dan sebagainya.
• Longsoran tak akan terjadi selama tegangan geser yang terjadi masih dapat dilawan oleh kuat geser tanah yang berupa gesekan dan lekatan.
N
W T
β
L
bidang longsor
Gaya W dapat diuraikan menjadi dua komponen : • searah bidang gelincir : gaya dorong longsoran T = W sin ß • tegak lurus bidang gelincir : gaya normal N = W cos ß
• Gaya yang melawan terjadinya longsoran : resultan kuat geser tanah sepanjang bidang L yang terdiri atas: - lekatan - gesekan
: S1 = L · c : S2 = N · tg ø
= (W cos ß) tg ø c dan ø : parameter kuat geser tanah pada bidang longsor. • Faktor aman : nilai banding antara gaya yang melawan longsoran dengan gaya yang mendorong longsoran.
1 . Analisis Stabilitas Lereng dengan Bidang Longsor Datar. a. Lereng tak terhingga (infinite slope) • Tanah akan longsor pada suatu bidang yang sejajar dengan permukaan lereng jika pada kedalaman H terdapat lapisan keras dengan kemiringan permukaan yang sama. • Lereng semacam ini disebut lereng tak terhingga karena mempunyai panjang yang jauh lebih besar dibanding dengan kedalamannya (H).
b H N
β
W T
B bidang longsor (lapisan keras)
A
β
b / cos β
• Ditinjau 1 m tegak lurus bidang gambar : Berat elemen tanah : W = (b.H).γ • Gaya berat W diuraikan menjadi : N = W cos ß = (b.H). γ. cos ß T = W sin ß = (b.H). γ. sin ß
• Tekanan vertikal pada bidang longsor (bidang AB) persatuan lebar : s =
N b
= ?.H .cos 2 ß
cos ß
• Tegangan geser yang mendorong longsor pada bidang longsor persatuan lebar : τ=
T b
cos ß
= ?.H .cos ß.sin β
Nilai Faktor aman (F) :
c tgφ F = + 2 H ⋅ ? ⋅ cos ß ⋅ tg ß tgβ dengan : c : kohesi tanah φ : sudut gesek dalam tanah β : sudut kemiringan lereng γ : berat volume tanah H : kedalaman maksimum.
• Lereng dalam kondisi kritis akan longsor jika F = 1, maka kedalaman tanah maksimum (H kritis) dapat diperoleh :
c Hc = 2 ⋅ ? ⋅ cos ß ⋅ ( tg ß - tgφ ) • Untuk tanah granuler, nilai c = 0, berarti lereng masih dalam kondisi stabil selama ß < ø .
• Pada kondisi jika ada rembesan air , dengan muka air sama dengan muka tanah, maka nilai faktor aman :
c γ tgφ + 2 ⋅ cos ß ⋅ tg ß γ sat tgβ '
F=
H ⋅ ? sat
b. Lereng terbatas (finite slope) • Tanah akan longsor pada bidang permukaan lereng jika suatu tanah timbunan diletakkan pada tanah asli yang miring, di mana pada lapisan tanah asli masih terdapat lapisan lemah yang berada di dasar timbunannya.
Tanah timbunan
W
L Bidang longsor β
α
Tinggi H yang paling kritis (pada saat F = 1) adalah : Hc =
4c sin βcosφ x γ 1 − cos( ß - φ )
Hc : tinggi lereng kritis β : sudut kemiringan lereng α : sudut longsor terhadap bidang horisontal c : kohesi tanah φ : sudut gesek dalam tanah γ : berat volume tanah.
H
2. Analisis Stabilitas Lereng dengan Bidang Longsor Berbentuk Lingkaran. • Pada suatu lereng, longsoran pada umumnya berbentuk garis lengkung, berupa lengkung lingkaran, log spiral, atau parabola. • Untuk mempermudahkan dalam analisis hitungan biasanya dianggap sebagai lengkung lingkaran.
Beberapa jenis longsoran :
(1)
(2)
(3)
(1) Longsor-lereng, biasanya terjadi jika tanah lereng tidak homogen. (2) Longsor- kaki terjadi pada tanah ( ø – c ) pada umumnya, atau pada tanah c ( ø = 0 ). (3) Longsor-dasar terjadi pada tanah c dengan sudut lereng landai dan lapisan keras terdapat lebih dalam dari kaki lereng.
• Lokasi garis longsor akan memilih melewati bidang yang terlemah yang sebelumnya tidak diketahui. • Maka analisis stabilitas lereng harus dilakukan dengan mencoba-coba banyak lingkaran kemungkinan dengan berbagai titik pusat dan jarijari. • Untuk setiap titik pusat ditinjau beberapa lingkaran dengan jari-jari yang berbeda. • Terhadap setiap lingkaran dihitung nilai faktor amannya (F). • Dari berbagai nilai F tersebut dapat diketahui nilai F terkecil.
O
r1
r3 r2
• Lereng dianggap stabil, jika F terkecil memenuhi syarat yang ditentukan, yaitu : • untuk tinjauan tanpa gempa, F = 1,50 • untuk tinjauan dengan gempa, F = 1,20
• Garis lingkaran dengan nilai F terkecil merupakan bidang kritis bagi lereng tersebut.
a. Analisis Stabilitas Lereng Tanah Kohesif (ø=0) • Jika lereng berupa tanah kohesif murni, analisis dapat dilakukan secara langsung. Dihitung keseimbangan momen terhadap titik pusat O. Hitungan terhadap kuat geser tanah pada tekanan total. o r x
B
C
r W c A
• Ditinjau sebuah lingkaran dengan letak titik pusat O dan jari-jari r. • Diukur / dihitung sudut a, luas bidang ABC, letak titik berat luasan ABC terhadap O (= x). • Untuk lebar = 1 meter – Gaya dorong (W) = (Luas bidang ABC) . γ – Momen dorong = W · x – Gaya lawan (lekatan sepanjang AB) = L · c
•
= ( a/360 · 2·p·r ) · c – Momen lawan = (L · c)· r – Faktor aman, F = L ⋅ c ⋅ r
W ⋅x
