Penentuan Modulus Geser Tanah Menggunakan Metode Analisis Multi-channel Gelombang Permukaan

(1)

Penentuan Modulus Geser Tanah Menggunakan Metode Analisis Multi-channel

Gelombang Permukaan

(Soil Shear Modulus Measurement Using Multi-channel Analysis of Surface Wave Method)

S

USY

K. A

RIESTIANTY

,

M

OHD

.

R

AIHAN

T

AHA

,

K

HAIRUL

A

NUAR

M

OHD

.

N

AYAN

,

Z

AMRI

C

HIK

A

BSTRACT

Multi-channel Analysis of Surface Wave (MASW) is one of non-destructive seismic methods that can be used to obtain the soil dynamic parameters, such as the shear wave velocity (VS) and the shear modulus (G). Indirect measurement of soil dynamic

parameters can also be estimated by the empirical correlations of VS/G and NSPT

values obtained from Standard Penetration Test (SPT). However, borehole test is required for SPT, which is relatively high cost and also may disturb in surrounding environment of investigated sites. Therefore, MASW seismic method then can be performed as alternative options in avoiding these problems. In this study MASW method was used to obtain the VS and G profile at several selected sites in Peninsular

of Malaysia, i.e., Universiti Kebangsaan Malaysia Bangi campus, Selangor and Sungai Temala, Terengganu. The Rayleigh wave propagations are recorded using 24 geophones of 4.5 Hz resonant frequency connected to the seismograph. Subsequently, the seismic data is processed and analyzed to generate the VS profile

versus depth in one-dimensional (1-D) and two-dimensional (2-D) form. In general, the shear wave velocity from MASW method measurements show reasonable agreements compared to the VS values obtained from empirical correlation of NSPT

value. A good relationship between shear modulus from this study compared to empirical correlations of NSPT value from previous researchers. Finally, MASW

method can be nondestructively used for identifying and validating subsurface soil condition of the investigated sites.

Keywords: shear wave velocity, shear modulus, MASW, NSPT

P

ENDAHULUAN

Kecepatan gelombang geser (V

S

), modulus

geser (G) dan rasio redaman (D) merupakan

parameter yang penting dan diperlukan dalam

analisis respon dinamik tanah. Penentuan

parameter dinamik tanah ini dapat dilakukan

dari pengujian lapangan dengan metode

seismik seperti cross-hole, down-hole, spectral

analysis of surface wave (SASW) dan

multi-channel analysis of surface wave (MASW).

Dua

metode

terakhir

yang

disebutkan

merupakan metode seismik non-destruktif

yang

merekam

perambatan

gelombang

permukaan

(gelombang

Rayleigh).

Sifat

kekakuan tanah dapat dinilai dari kecepatan

gelombang

gesernya,

dimana

keduanya

menunjukkan hubungan yang elastik linier.

Semakin besar nilai kecepatan gelombang

geser maka akan semakin besar juga nilai

kekakuan tanahnya atau semakin keras dan

padat. Kecepatan gelombang geser hanya

berkaitan dengan kekakuan geser dari struktur

tanah sedangkan pengaruh tingkat kejenuhan

tanah pada kecepatan gelombang geser lebih

terkaitan dengan kepadatan tanah (Stokoe et

al., 2004). Semakin rendah tingkat kejenuhan

tanah maka akan semakin tinggi nilai V

S

dan G

(Cho & Santamarina, 2001).

Parameter dinamik tanah juga dapat ditentukan

secara tidak langsung dari hasil pengujian

statis di lapangan seperti pengujian penetrasi

standar (N

SPT

, N-standard penetration test).

Beberapa peneliti telah membuat korelasi

empirik antara V

S

dan G dengan nilai N

SPT

,

(2)

Tonouchi (1982), Lee (1990), Athanasopoulos

(1995), Nayan (1995), Hasancebi dan Ulusay

(2006), Suharsono (2006), Dikmen (2009),

Rosyidi (2009) untuk kecepatan gelombang

geser (Vs), sedangkan untuk modulus geser

seperti Ohsaki dan Iwasaki (1973) dan Imai

dan Tonouchi (1982), dan Seed et al. (1983).

Metode SASW dikembangkan oleh Nazarian

dan Stokoe pada tahun 1984. Park et al (1995)

dan Foti (2000) mulai mengusulkan metode

MASW yang merupakan pengembangan dari

metode SASW. Kedua metode ini pada

prinsipnya mempunyai teknik analisis yang

sama. Perbedaan diantara kedua metode ini

adalah pada jumlah geofon yang digunakan.

Sepasang geofon dengan beberapa kali

konfigurasi

geometrik

digunakan

dalam

metode SASW untuk mendapatkan data

seismik hingga kedalaman tertentu, sedangkan

dalam metode MASW, data seismik direkam

sekaligus dalam satu konfigurasi geofon.

Dalam makalah ini, disampaikan mengenai

hasil pengukuran dan penentuan nilai-nilai

parameter dinamik tanah dengan menggunakan

metode MASW yang diperoleh pada beberapa

daerah kajian yang terpilih di semenanjung

Malaysia. Beberapa korelasi antara parameter

dinamis dengan nilai kekakuan tanah yang

diperoleh dari pengujian SPT juga telah

diperoleh dan ditunjukkan dalam kajian ini.

M

ETODE

P

ENELITIAN

Bahan Penelitian

Daerah kajian terletak pada Semenanjung

Malaysia, tepatnya yaitu di dalam lingkungan

kampus

Univesiti

Kebangsaan

Malaysia

(UKM) Bangi (Selangor) dan daerah Sungai

Temala (Terengganu), seperti yang terlihat

pada Gambar 1. Lokasi pertama terletak pada

daerah

rencana

pembangunan

gedung

perkuliahan tambahan pada Fakultas

Undang-Undang (FUU), lokasi kedua pada daerah

rencana pembangunan gedung taman

kanak-kanak (Pusat Pengajian Umum, PPU) dan

lokasi ketiga yaitu pada lokasi proyek

pembangunan jembatan Jabatan Kerja Raya

(JKR) Malaysia. Data-data sekunder tanah

hasil pemboran dan pengujian penetrasi

standar

(SPT)

diperoleh

dari

kegiatan

penyelidikan lapangan awal

yang telah

dilakukan

pada

lokasi-lokasi

tersebut.

Kemudian pengukuran data seismik dengan

metode MASW dilakukan pada lintasan yang

berdekatan

dengan

titik-titik

pemboran

sehingga hasilnya nanti dapat dibandingkan

dengan data-data sekunder. Lokasi titik-titik

pemboran

dan

lintasan

survai

untuk

pengambilan data seismik juga dapat dilihat

pada Gambar 1.

Penyelidikan Tanah

Pada lokasi lokasi FUU (UKM), terdapat dua

titik pemboran yaitu BH3 dan BH4 yang

dilalui oleh lintasan survai MASW. Begitu

juga pada lokasi PPU (UKM) yaitu titik-titik

pemboran BH2 dan BH3. Kemudian di lokasi

terakhir Sungai Temala (Terengganu), terdapat

sembilan titik pemboran (BH1- BH9) yang

dilalui oleh lintasan survai MASW dan untuk

lebih jelasnya dapat dilihat pada Gambar 1.

(a) Tapak UKM

(b) Tapak Terengganu

(3)

Pemboran dilakukan dengan menggunakan

mesin bor putar (multi-speed rotary wash

boring machine) dan selubung berukuran NW

dan BW untuk melindungi lubang bor dari

runtuhan tanah. Untuk ketentuan kedalaman

dari pemboran adalah maksimal 45 m atau jika

nilai N

SPT

dari pengujian penetrasi standar

secara tujuh kali berturut-turut telah mencapai

nilai lebih besar daripada 50 (N

SPT

> 50/300

mm).

Pengujian penetrasi standar dilakukan dengan

mengacu kepada BS 1377-9:1990. Penentuan

nilai uji penetrasi tanah ini menggunakan

split-barrel sampler dan palu dengan berat 63.5+0.5

kg. Pengujian dilakukan dengan interval

kedalaman 1 m untuk kedalaman hingga 6 m,

kemudian

selanjutnya

dengan

interval

kedalaman 1.5 m atau jika terdapat perubahan

lapisan tanah.

Metode Seismik MASW

Dalam kajian ini, perambatan gelombang

permukaan

direkam

oleh

seismograf

(Seistronix RAS 24) yang dihubungkan pada

24 geofon (geophone) dengan kopeling paku

(spike coupling) yang ditanamkan kedalam

tanah sepanjang lintasan survai (Gambar 2).

Geofon yang digunakan adalah geofon

berfrekuensi rendah yaitu 4.5 Hz, sehingga

dapat merekam gelombang Rayleigh dengan

baik.

Sedangkan

sumber

getaran

yang

digunakan untuk menghasilkan gelombang,

berasal

dari

sebuah

palu

besar

yang

mempunyai berat sekitar 20 lb atau 9 kg.

Untuk

memperoleh

data

seismik

yang

berkualitas

baik,

selain

peralatan

yang

memadai,

beberapa

parameter

dalam

konfigurasi lapangan juga perlu diperhatikan

dan ditentukan dengan benar.

Langkah-langkah dalam pengambilan data

seismik dengan metode MASW ini dapat

dilihat pada Gambar 3. Terdapat beberapa

asumsi umum yang biasa digunakan dan dapat

menjadi acuan dalam pemilihan konfigurasi

lapangan, seperti yang

dianjurkan

oleh

Penumadu dan Park (2005) dan Park (2006).

Untuk kajian ini, jarak antara sumber getaran

dengan geofon pertama dipilih sebesar 5 dan

10 m sedangkan untuk spasi antara geofon

adalah 1 dan 2 m, dengan waktu perekaman

1000 mili detik serta nilai sampling 1 mili

detik.

Satu set rekaman data seismik yang mencatat

waktu dan amplitudo energi gelombang

terhadap jarak geofon kemudian diperoleh dari

satu konfigurasi lapangan. Selanjutnya dalam

satu lintasan survei akan direkam beberapa set

rekaman data seismik dengan melakukan

beberapa kali pergeseran lokasi sumber getaran

berikut geofonnya.

Rekaman data seismik kemudian diproses dan

dianalisis sehingga diperoleh profil kecepatan

gelombang geser terhadapn kedalaman. Profil

kecepatan gelombang geser satu dimensi (1-D)

diperoleh dari satu set rekaman data seismik

dan kemudian profil dua dimensi (2-D)

kecepatan gelombang geser dapat dihasilkan

dari beberapa set rakaman data seismik, seperti

diperlihatkan dalam Gambar 4. Dalam kajian

ini, pemprosesan data seismik dilakukan

dengan

menggunakan

perangkat

lunak

SurfSeis versi 2.01 yang telah dikembangkan

oleh Kansas Geological Survey, Texas,

Amerika.

seismograf

kabel konektor kotak konektor sinyal dari geofon kabel konektor geofon 4.5 Hz plat aluminium palu (9 kg)

(4)

PENGAMBILAN DATA SEISMIK DENGAN METOD E MASW

REKAMA N D ATA SEISMIK

Penentuan Lintasan Survei

 D  Zmax max  dx  Zmin min  x1 = 20%D  T  1 – 2 detik  dt  0.5 – 1 milidetik PERALATAN:

Sumber getaran (palu besi), geofon (4.5 Hz), seismograf, laptop

Puk ulan 1

Penentuan Peralatan & Konfigurasi Lapangan untuk Perekaman D ata Seismik

Pengambilan & Perekaman Gelomba ng Seismik

Perpindahan Lokasi Titik Permulaan Sumber Getaran & Geofon

Baik Tidak

Baik

Pukulan-n

Rekaman Data Seismik

GAMBAR 3.Prosedur dalam pengambilan data seismik di lapangan dengan Metode MASW

Pukulan 1 0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 22 24 26 0 250 500 750 1000 K e d a la m a n , m

Kecepatan Gelombang Geser (Vs), m/s

Pukulan 2 Pukulan 3 X1 X2 X3 0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 22 24 26 0 250 500 750 1000 K e d a la m a n , m

0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 22 24 26 0 250 500 750 1000 D e p th , m

Profil Vs 1-D 1 set rekaman data seismik 1 set rekaman data seismik 1 set rekaman data seismik Profil Vs 1-D Profil Vs 1-D

Lokasi profil Vs 1-D yang digunakan

Profil Vs 2-D

GAMBAR 4.Rekaman data seismik dan profil VS 1-D dan 2-D yang diperoleh dari satu lintasan survei

Langkah-langkah dalam pemprosesan dan

analisis data seismik dapat dilihat pada

Gambar 5. Tahap pertama adalah melakukan

konversi dan pengkodean data seismik sesuai

dengan format yang digunakan oleh perangkat

lunak.

(5)

GAMBAR 5. Prosedur dalam pemprosesan dan analisis data seismik

Selanjutnya dilakukan proses transformasi

sehingga dihasilkan gambar spektral dispersi

gelombang dari setiap frekuensi terhadap

kecepatan

fasanya.

Proses

transformasi

dilakukan

dengan

menggunakan

metode

pergantian fasa yang telah dikembangkan oleh

Park et al. (1998). Dalam gambar spektral

dispersi, gelombang Rayleigh mempunyai

energi gelombang yang dominan dan biasa

disebut sebagai mode fundamen/dasar. Namun

jika dalam satu frekuensi terdapat dua energi

gelombang yang dominan dengan kecepatan

fasa yang berbeda, maka gelombang dengan

kecepatan fasa yang lebih tinggi disebut

sebagai gelombang Rayleigh mode tinggi.

Mode tinggi, umumnya terdapat dan terkadang

mempunyai energi yang lebih dominan pada

frekuensi tinggi. Adanya mode tinggi ini, dapat

menjadi indikasi adanya lapisan tanah lunak

diantara lapisan-lapisan tanah yang lebih keras

atau medium tanah bersifat dispersi terbalik

(Tokimatsu 1992, Foti 2000).

Kurva dispersi kemudian dibentuk dengan

membuat sebuah garis sepanjang mode

fundamen yang mempunyai nilai amplitudo

tertinggi. Kemudian proses selanjutnya adalah

proses inversi, dimana dilakukan pencocokan

antara kurva dispersi teori dan kurva dispersi

hasil pengukuran. Proses pencocokan kurva ini

(curve matching) dilakukan melalui proses

iterasi (Xia et al, 1999). Proses iterasi akan

berhenti setelah diperoleh kurva dispersi dan

profil Vs yang mempunyai nilai root mean

square error (RMSE) minimum.

Setelah profil V

S

1-D diperoleh, dilakukan

proses tomografi untuk membentuk profil V

S

2-D. Proses tomografi dilakukan dengan

mengkorelasikan beberapa profil V

S

1-D

menggunakan teknik grid kontur (contouring

grid).

H

ASIL DAN

P

EMBAHASAN

Jika dilihat dari kondisi geologinya, daerah

kajian yang berada di dalam kawasan kampus

Universiti Kebangsaan Malaysia (UKM) pada

umumnya tersusun atas batuan metasedimen

dari perselingan batupasir dengan serpih yang

mengalami proses metamorfosa berderajat

rendah dan termasuk ke dalam Formasi Bukit

Kenny. Proses metamorfosa yang terjadi pada

serpih menghasilkan batuan metamorf berjenis

filit. Formasi ini berumur Silur Atas – Devon

(Mohamed, 2010a,b). Daerah kajian yang

berada

di

kawasan

sungai

Temala

(Terengganu) tersusun atas batuan sedimen

(termasuk metasedimen) dan batuan beku

berumur Paleozoik Atas hingga Jura/Kapur

PEMPROSESAN DATA SEISMIK

Konversi Data Seimik (SEG  KGS)

Pengkodean Konfigurasi Lapangan (Encoding Field Geometry) (SEG  KGS)

Transformasi Data Seismik

Pembentukan Kurva Dispersi

Proses Inversi

Profil Vs 1-D

Penyaringan Data Seismik

Proses Tomografi

Profil Vs 2-D

Penentuan Model Lapisan Tanah (Vs, Vp, , h, z) Pembentukan Kurva Dispersi Teori Pencocokan Kurva Dispersi Eksperimental & Teori (Curve Matching)

Pr o se s It er as i Tidak Ya

Proses FFT & Penormalan Data Seismik Analisis & Perhitungan Total Amplitudo Energi Gelombang pada

setiap Frekuensi Gambar Spektral Dispersi

(6)

(Mohamed, 2010c). Dan jenis batuan beku

yang dominan dikawasan ini adalah granit.

Secara geografis, kondisi daerah penelitian

terletak pada daerah beriklim tropik dimana

proses pelapukan merupakan suatu proses yang

terjadi dan berlangsung dengan aktif. Oleh

karena itu, batuan di daerah ini pada umumnya

telah mengalami pelapukan dan berubah

menjadi tanah.

Dari hasil pemboran dan pengujian penetrasi

tanah (SPT), secara umum daerah kajian di

lokasi FUU (UKM) dominan disusun oleh

lapisan lanau dengan diselingi oleh lapisan

lanau pasiran, lanau kerikilan dan lempung

pasiran. Berdasarkan hasil pengujian SPT, nilai

maksimum N

SPT

> 50, terdapat pada kedalaman

sekitar 12 m pada BH3 dan sekitar 16 m pada

BH4. Pada lokasi PPU (UKM), daerah ini

dominan tersusun oleh lapisan lanau pasiran

dimana juga terdapat lapisan-lapisan tipis

lempung pasiran dan pasir lanauan pada

lapisan bagian atas (BH2) dengan ketebalan

sekitar 1 m. Dan nilai N

SPT

maksimum

dijumpai pada kedalaman sekitar 12 m. Profil

stratifkasi dengan nilai konsistensi tanah dari

masing-masing lokasi dapat dilihat dalam

Gambar 6.

Pada lokasi Sungai Temala (Terengganu),

pemboran dan pengujian SPT telah dilakukan

masing-masing di abutmen A, pilar B, pilar C

dan abutmen D. Stratifikasi tanah untuk

masing-masing lokasi tersebut ditunjukkan

pada Gambar 7. Lapisan lempung lanauan

menyusun lapisan atas pada abutmen A dan

lapisan serpih dan granit pada bagian

bawahnya, sedangkan di bagian tengah

terdapat lapisan lanau kerikilan, lempung

pasiran dan pasir lanauan. Untuk nilai

konsistensi tanah maksimum (N

SPT

> 50)

diperoleh pada kedalaman 7,5 m. Lokasi pilar

B, dominan disusun oleh lapisan lanau dan

lanau lempungan dengan ketebalan maksimum

10,2 m dan 20 m. Nilai konsistensi tanah

maksimum diperoleh pada kedalaman yang

bervariasi yaitu dari 10,5 m hingga 24 m.

Untuk lokasi pilar C, lapisan bagian atas

disusun oleh lempung dengan disisipi oleh

pasir lempungan, sedangkan pada bagian

tengah terdapat lapisan lanau yang cukup tebal

dan kemudian pada bagian bawah dilapisi oleh

batuan granit. Nilai konsistensi tanah mencapai

nilai maksimum (N

SPT

> 50) yaitu pada

kedalaman 27 m. Lokasi abutmen D dominan

tersusun oleh lapisan lanau dengan sisipan

lapisan lempung dan pasir pada bagian tengah.

Batuan granit ditemukan mendasari perlapisan

tanah di lokasi ini. Nilai konsistensi tanah

maksimum didapati pada kedalaman 13,5 m

dan 21 m.

GAMBAR 6.Profil penampang tanah lokasi ukm dari hasil pemboran dan nilai NSPT (a) FUU (UKM)

(7)

GAMBAR 7.Profil penampang tanah lokasi Sungai Temala (Terengganu) dari hasil pemboran dan nilai NSPT

(a) Abutmen A

(b) Pilar B (c) Pilar C

(8)

Kemudian dari hasil pengukuran dan analisis

dengan

menggunakan

metode

MASW,

beberapa profil V

S

satu dimensi (1-D) dan dua

dimensi (2-D) setiap lintasan pada

masing-masing lokasi telah diperoleh. Profil-profil Vs

1-D yang terletak berdekatan dengan titik-titik

pemboran dapat dilihat pada Gambar 8 dan

Gambar 9, sedangkan penampang Vs 2-D dari

salah satu lintasan di lokasi UKM dan Sungai

Temala (Terengganu) dapat dilihat pada

Gambar 10.

Nilai V

S

yang diperoleh secara tidak langsung

dari

korelasi

empiris

nilai

N

SPT

juga

ditampilkan pada profil-profil tersebut, untuk

melihat perbedaan kisaran nilai V

S

dari kedua

metode itu. Beberapa korelasi empiris yang

digunakan untuk mendapatkan nilai kecepatan

gelombang geser tersebut diuraikan pada Tabel

1. Secara umum, pada profil-profil tersebut

terlihat bahwa nilai kecepatangelombang geser

tanah yang diperoleh dari metode MASW,

mempunyai nilai yang cukup bersesuaian

dengan nilai dari korelasi N

SPT

. Grafik nilai

N

SPT

pada

umumnya

memperlihatkan

kecenderungan arah (trend) yang sesuai

dengan profil V

S

, dimana adanya perubahan

jenis lapisan dan nilai konsistensi tanah

ditandai pula oleh peningkatan atau penurunan

nilai V

S

.

GAMBAR 8.Profil tanah dan VS pada lokasi pengujian di UKM

GAMBAR 9.Bersambung ...

(a) Lokasi FUU (b) Lokasi PPU

Abutmen A

(9)

GAMBAR 9.Profil tanah dan VS pada lokasi kajian di Sungai Temala (Terengganu)

(a). Lintasan 1 pengujian MASW di lokasi FUU, UKM GAMBAR 10.Bersambung ...

Pasir lanauan lepas: 159 - 272 m/s BH2

L1_1

Lapisan tanah atas lanau pasiran: 107 – 272 m/s Lempung pasiran teguh: 199 – 272 m/s

Lanau pasiran kenyal - keras: > 272 m/s

Kecepatan gelombang geser, Vs (m/s)

(10)

(b). Lintasan 2 pengujian MASW di lokasi FUU, UKM

(c). Lintasan 1 pengujian MASW di lokasi Sungai Temala GAMBAR 10.Profil VS 2-D hasil analisis MASW di lokasi pengujian

Parameter dinamis tanah yang lain seperti

modulus geser kemudian dapat ditentukan

dengan menggunakan persamaan berikut ini:

G

max

=



.V

s2

(1)

dimana G

max

adalah modulus geser,



adalah

kerapatan massa dan V

S

adalah kecepatan

gelombang geser.

Berdasarkan persamaan tersebut di atas dan

dengan menggunakan nilai V

S

yang diperoleh

dari metode MASW, nilai G untuk

masing-masing lokasi dapat ditentukan. Profil G untuk

setiap lokasi kajian ini disajikan dalam

Gambar 11 – Gambar 13.

Beberapa peneliti telah mengembangkan suatu

korelasi empiris untuk mendapatkan nilai G

secara tidak langsung berdasarkan nilai N

SPT

,

diantaranya adalah Ohsaki dan Iwasaki (1973)

dan Imai dan Tonouchi (1982) yang telah

melakukan penyelidikan untuk tanah lempung

dan pasir di Jepang, juga Seed et al. (1983)

untuk tanah pasir di Amerika. Nilai G yang

diperoleh berdasarkan nilai V

S

dari metode

MASW, jika dibandingkan dengan yang

diperoleh dari korelasi empirik beberapa

peneliti terdahulu umumnya menunjukkan

nilai yang bersesuaian.

BH3 L2_1

Lempung pasiran lunak: 154 - 257 m/s Lanau lunak: 183 - 393 m/s

Lanau pasiran keras: 294 – 393 m/s

Lanau sangat kenyal – keras: > 307 m/s

Kecepatan gelombang geser, Vs (m/s)

Lapisan tanah atas lanau: 182 - 257 m/s Lanau teguh: 154 - 363 m/s

Lanau keras: 183 - 393 m/s

Lanau sangat kenyal: 294 – 495 m/s

Kecepatan gelombang geser, Vs (m/s) BH8/L1_4

Lempung lanauan kenyal: 152 – 230 m/s Lanau kerikilan kenyal: 151 – 192 m/s Lempung pasiran lunak: 151 -192 m/s Pasir lanauan sangat lepas: 192 – 333 Serpih sedang - keras: 332 – 361 m/s

(11)

0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 22 24 26 0 500 1000 1500 2000 Ke da la m an , m

Modulus Geser (G),MPa

Ohsaki & Iwasaki (1973): lempung & pasir Imai &Tonouchi (1982): lempung & pasir Seed et al (1983): pasir Lokasi FUU (L1) 0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 22 24 26 0 500 1000 1500 2000

Modulus Geser (G), MPa

Ohsaki & Iwasaki (1973): lempung & pasir Imai &Tonouchi (1982): lempung & pasir Seed et al (1983): pasir Lokasi FUU (L2) 0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 22 24 26 0 500 1000 1500 2000

Ohsaki & Iwasaki (1973): lempung & pasir Imai &Tonouchi (1982): lempung & pasir Seed et al (1983): pasir Lokasi FUU (L3) 0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 0 500 1000 1500 2000 K e d a la m a n , m

Lokasi PPU: L1 Ohsaki & Iwasaki (1973): lempung & pasir Imai &Tonouchi (1982): lempung & pasir Seed et al (1983): pasir

0 500 1000 1500 2000 Modulus Geser (G), MPa

Lokasi PPU: L5 Ohsaki & Iwasaki (1973): lempung & pasir Imai &Tonouchi (1982): lempung & pasir Seed et al (1983): pasir TABEL 1.Korelasi empiris VS dan NSPT dari beberapa peneliti terdahulu

GAMBAR 11. Profil modulus geser (G) di Lokasi FUU (UKM)

GAMBAR 12. Profil modulus geser (G) di lokasi PPU (UKM)

Peneliti Jenis Tanah Korelasi Empiris Koefisien

Korelasi Lokasi Seed & Idriss (1981) Semua jenis

tanah Vs = 61.4N

0.5

- USA

Imai & Tonouchi (1982) Semua jenis

tanah Vs = 97N

0.314

r = 0,86 Jepang

Lee (1990) Lanau Vs = 105.64N0.32 -

Athanasopoulos (1995) Semua jenis

tanah Vs = 107.6N

0.36

r = 0,73 Yunani Nayan (1995) Tanah residual

Granit Vs = 2.89N + 167.84 r = 0,88 Malaysia

Hasancebi & Ulusay (2006)

Semua jenis

tanah Vs = 90N

0.309

r = 0,73 Turki Suharsono (2006) Tanah & batuan Vs = 4.4431N + 213.84 r = 0,55 Malaysia

Dikmen (2009) Lanau Vs = 60N0.36 r = 0,71 Turki

Rosyidi (2009) Tanah residual sedimen Vs = 188N 0.18 r = 0,81 Malaysia & Indonesia Tanah pasiran Vs= 80.65N0.30 r = 0,66

(12)

0 5 10 15 20 25 30 35 40 0 200 400 600 800 1000 Ke da la m an , m

Modulus Geser (G), Mpa

Sgi Temala: abutmen A Ohsaki & Iwasaki (1973): lempung & pasir Imai &Tonouchi (1982): lempung & pasir Seed et al (1983): pasir Nayan (1995): tanah residual granit 0 200 400 600 800 1000

Sgi Temala: pilar B

Ohsaki & Iwasaki (1973): lempung & pasir Imai &Tonouchi (1982): lempung & pasir Seed et al (1983): pasir Nayan (1995): tanah residual granit 0 200 400 600 800 1000

Sgi Temala: pilar C

Ohsaki & Iwasaki (1973): lempung & pasir Imai &Tonouchi (1982): lempung & pasir Seed et al (1983): pasir Nayan (1995): tanah residual granit 0 200 400 600 800 1000

Sgi Temala: abutmen D Ohsaki & Iwasaki (1973) Imai &Tonouchi (1982) Seed et al (1983) Nayan (1995): tanah residual granit Vs = 66.36N0.393 R² = 0.746 0 100 200 300 400 500 600 700 800 900 1000 0 50 100 150 200 250 300 M o d u lu s G e se r (G ), M P a NSPT Tapak FUU

Ohsaki & Iwasaki (1973): lempung & pasir Imai & Tonouchi (1982): lempung & pasir

Seed et al (1983): pasir G = 19.34N0.869 R² = 0.727 0 200 400 600 800 1000 1200 0 20 40 60 80 100 120 M o d u lu s G es er ( G ), M P a NSPT Lokasi PPU

Ohsaki & Iwasaki (1973): lempung & pasir

Imai & Tonouchi (1982): lempung & pasir Seed et al (1983): pasir Vs = 37.06N0.473 R² = 0.735 0 100 200 300 400 500 600 700 800 900 0 20 40 60 80 100 120 140 M o d u lu s G e se r (G ), M P a NSPT Lokasi Sgi Temala Ohsaki & Iwasaki (1973): lempung & pasir Imai & Tonouchi (1982): lempung & pasir Seed et al (1983): pasir Nayan (1995): tanah baki granit

GAMBAR 13.Profil modulus geser (G) di lokasi Sungai Temala (Terengganu)

Beberapa peneliti telah mengembangkan suatu

korelasi empiris untuk mendapatkan nilai G

secara tidak langsung berdasarkan nilai N

SPT

,

diantaranya adalah Ohsaki dan Iwasaki (1973)

dan Imai dan Tonouchi (1982) yang telah

melakukan penyelidikan untuk tanah lempung

dan pasir di Jepang, juga Seed et al. (1983)

untuk tanah pasir di Amerika. Nilai G yang

diperoleh berdasarkan nilai V

S

dari metode

MASW, jika dibandingkan dengan yang

diperoleh dari korelasi empirik beberapa

peneliti terdahulu umumnya menunjukkan

nilai yang bersesuaian.

Pada umumnya nilai G dari ketiga korelasi

empiris yang telah diajukan oleh

peneliti-peneliti terdahulu menghasilkan kisaran nilai G

yang hampir sama hingga kedalaman +10 m.

Meskipun demikian, untuk kedalaman lebih

dari 10 m, kisaran nilai G yang dihasilkan

mulai menunjukkan nilai yang cukup berbeda.

Untuk lebih jelasnya hubungan antara nilai G

dan nilai N

SPT

dalam kajian ini, untuk

masing-masing lokasi disajikan dalam Gambar 14.

Secara keseluruhan nilai G yang diperoleh dari

metode MASW dalam kajian ini, berada dalam

kisaran nilai dari ketiga korelasi empiris

peneliti terdahulu. Nilai korelasi empiris yang

dihasilkan dari metode MASW dalam kajian

ini untuk nilai N

SPT

< 100 mempunyai nilai

yang paling dekat dengan nilai korelasi dari

Seed et al. (1983), sedangkan untuk nilai

N

SPT

>100 cenderung mempunyai nilai yang

lebih dekat dengan nilai korelasi dari Ohsaki

dan Iwasaki (1973) dan Imai dan Tonouchi

(1982), seperti terlihat dalam Gambar 15.

(13)

G = 56.29N0.457 R² = 0.680 0 100 200 300 400 500 600 700 800 900 1000 0 50 100 150 200 250 300 M o d u lu s G es e r (G ), M P a NSPT

Ohsaki & Iwasaki (1973): lempung & pasir Imai & Tonouchi (1982): lempung & pasir Seed et al (1983): pasir Daerah Kajian

GAMBAR 15.Hubungan nilai G dan NSPT dari seluruh lokasi kajian

K

ESIMPULAN DAN

S

ARAN

Berdasarkan hasil yang telah diperoleh dari

kajian ini, metode seismik MASW

(multi-channel analysis of surface wave) dapat

menghasilkan profil V

S

1-D dan 2-D yang

dapat memberikan gambaran mengenai kondisi

perlapisan tanah bawah permukaan secara

vertikal dan lateral. Teknik pemprosesan dan

analisis data untuk memperoleh profil-profil

ini tidak memerlukan waktu yang lama dan

sederhana.

Hasil

pengukuran

nilai

V

S

menunjukkan nilai yang bersesuaian dengan

nilai V

S

dari hasil korelasi empiris N

SPT

. Sifat

dinamis tanah yaitu modulus geser (G), juga

dapat ditentukan berdasarkan nilai V

S

yang

diperoleh dengan metode MASW ini. Hasil

pengukuran menunjukkan bahwa nilai yang

bersesuaian dengan nilai G yang dihasilkan

dari korelasi empiris N

SPT

.

Pengukuran langsung nilai V

S

dan G dengan

metode ini masih perlu dilakukan pada

daerah-daerah kajian yang lebih luas lagi untuk

memvalidasi hasil korelasi empiris yang lebih

umum. Metode MASW diharapkan dapat

menjadi salah satu metode seismik

non-destruktif alternatif yang efektif, efisien dan

ramah lingkungan untuk mengukur secara

langsung nilai V

S

di lapangan dan nilai G.

D

AFTAR

P

USTAKA

Athanasopoulos,

G.A.

(1995).

Empirical

correlations V

S

-N

SPT

for soils of

Greece: A comparative study of

reliability.

Proceeding

of

7th

International Conference on Soil

Dynamics

and

Earthquake

Engineering,

Computational

Mechanics, Southampton, 19–36.

Dikmen, U. (2008). Statistical correlations of

shear wave velocity and penetration

resistance soils. J. Geophys. Eng., 6,

61–72.

Hasancebi, N. & Ulusay, R. (2006). Empirical

correlations

between

shear

wave

velocity and penetration resistance for

ground shaking assessments. Bulletin

of Engineering Geology and the

Environment, 66, 203–13.

Imai, T., Tonouchi, K. (1982). Correlation of

N-value with S-wavevelocity and

shear modulus. Proceeding of the 2

nd

European Symposium of Penetration

Testing, Amsterdam, 57–72.

Lee, SH. (1990). Regression models of shear

wave velocities. J. Chin. Inst. Eng., 13,

519–532.

Mohamed,

K.R.

(2010a).

Stratigrafi

Semenanjung Malaysia: Pengenalan.

Diakses

5 Juni

2010

dari

http://pkukmweb.ukm.my/~kamal/geol

ogi-malaysia/ kuliah 1 - pengenalan.

pdf.

Mohamed,

K.R.

(2010b).

Stratigrafi

Semenanjung

Malaysia:

Geologi

Kuala Lumpur. Diakses 5 Juni 2010

(14)

geologi-malaysia/ kuliah 6 - kuala

lumpur - selangor.pdf.

Mohamed,

K.R.

(2010c).

Stratigrafi

Semenanjung

Malaysia:

Geologi

Terengganu. Diakses 5 Juni 2010 dari

http://pkukmweb.ukm.my/~kamal/geol

ogi-malaysia/kuliah

12 -

terengganu.pdf

Nayan, K.A.M. (1995). Pencirian tanah baki

granit

menggunakan

kaedah

pengukuran halaju P dan S. Tesis

Master,

Universiti

Kebangsaan

Malaysia.

Nazarian, S. (1984). In-situ determination of

elastic moduli of soil deposits and

pavement systems by Spectral Analysis

of Surface Waves Method. Ph.D.

Dissertation, The University of Texas

at Austin.

Ohsaki Y & Iwasaki R. (1973). Dynamic shear

moduli and Poisson’s ratio of soil

deposits. Soils and Foundation, 13,

61–73.

Park, C.B. Miller, R.D. & Xia, J. (1998).

Imaging dispersion curves of surface

waves on multi-channel record. Soc.

Explor. Geophys., 1377-1380.

Park, C.B., Miller, R.D. & Xia, J. (1999).

Multi-channel Analysis of Surface

Waves (MASW). Geophysics, 64(3),

800-808.

Park, C.B., Miller, R.D. & Xia, J. (2001).

Offset and resolution of dispersion

curve in Multichannel Analysis of

Surface Waves (MSW). Proceedings

of

the

SAGEEP

2001, Denver,

Colorado, SSM-4.

Park, C.B., Miller, R.D. & Miura, H. (2002).

Optimum field parameters of an

MASW survey. Soc. Explor. Geophys

–Japan, Tokyo.

Penumadu,

D. &

C.B.

Park.

(2005).

Multichannel Analysis of Surface

Wave

(MASW)

method

for

geotechnical

site

characterization.

Proceedings of the Geo-Frontiers

Conference, Austin, Texas.

Rosyidi, S.A. (2009). Analisis anak gelombang

bagi gelombang permukaan bagi

penilaian

sifat

dinamik

tanah.

Disertasi

Doktor,

Universiti

Kebangsaan Malaysia.

Seed, H.B. & Idriss, I.M. (1981). Evaluation of

liquefaction potential sand deposits

based on observation of performance

in

earthquakes.

ASCE

National Convention, Missouri, 81–

544. Seed H B, Idriss, I.M. & Arango, I. (1983).

Evaluation of liquefaction potential

using field performance data. J.

Geotech. Engg., 109, 458–482.

Suharsono.

(2006).

Penggunaan

kaedah

analisis

spektral

gelombang

permukaan sebagai teknik baru untuk

pengelasan

jasad

batuan

dalam

geologi

kejuruteraan.

Disertasi

Doktor,

Universiti

Kebangsaan

Malaysia.

Xia, J., Miller, R.D., Park, C.B. & Ivanov, J.

(2000). Construction of 2-D vertical

shear-wave velocity field by the

multichannel analysis of surface wave

technique.

Proceedings

of

the

Symposium on the Application of

Geophysics

to

Engineering

and

Environmental Problems (SAGEEP

2000), Arlington, VA, 1197-1206.

Xia, J., Miller, R.D., dan Park, C.B. (1999).

Estimation of near-surface shear-wave

velocity by inversion of Rayleigh

waves. Geophysics, v. 64, no. 3, p.

691-700.

PENULIS

:

Susy K. Ariestianty



Pusat Penelitian dan Pengembangan Jalan dan

Jembatan, Bintek, Kementerian Pekerjaan

Umum, Bandung.

Mohd. Raihan Taha, Zamri Chik,

Khairul Anuar Mohd.Nayan

Department of Civil & Structural Engineering,

Faculty of Engineering & Built Environment,

Universiti Kebangsaan Malaysia, 43600 Bangi,

Selangor Malaysia

