kestabilan cerun

PENENTUAN KESTABILAN CERUN DISEBABKAN

OLEH PENYUSUPAN HUJAN

MARHANA BINTI ABDUL LATIF

BORANG PENGESAHAN STATUS TESIS

♦

JUDUL : PENENTUAN KESTABILAN CERUN DISEBABKAN OLEH PENYUSUPAN HUJAN

SESI PENGAJIAN : 2005/2006 II

Saya MARHANA BINTI ABDUL LATIF mengaku membenarkan tesis (PSM/ Sarjana/ Doktor Falsafah) * ini disimpan di Perpustakaan

Universiti Teknologi Malaysia dengan syarat-syarat kegunaan seperti berikut: 1. Tesis adalah hakmilik Universiti Teknologi Malaysia

2. Perpustakaan Universiti Teknologi Malaysia dibenarkan membuat salinan untuk tujuan pengajian sahaja.

3. Perpustakaan dibenarkan membuat salinan tesis ini sebagai bahan pertukaran antara institusi pengajian tinggi.

4. **Sila tandakan (√ )

SULIT (Mengandungi maklumat yang berdarjah keselamatan atau kepentingan Malaysia seperti yang termaktub di dalam

AKTA RAHSIA RASMI 1972)

TERHAD (Mengandungi maklumat TERHAD yang telah ditentukan oleh organisasi/ badan di mana penyelidikan dijalankan

TIDAK TERHAD

Disahkan oleh

_________________________ __________________________ (TANDATANGAN PENULIS ) (TANDATANGAN PENYELIA) Alamat Tetap :

Lot 1043, Lorong Bukit Gelugor 7, ENCIK AZMAN BIN KASSIM Kg. Batu Hitam, Beserah,

26100 Kuantan, Pahang.

Tarikh: 4 MEI 2006 Tarikh: √

CATATAN : * Potong yang tidak berkenaan

** Jika tesis ini SULIT atau TERHAD, sila lampirkan surat daripada pihak berkuasa/

organisasi

berkenaan dengan menyatakan sekali sebab dan tempoh tesis ini perlu dikelaskan sebagai

SULIT atau TERHAD .

♦ Tesis ini dimaksudkan sebagai tesis bagi Ijazah Doktor Falsafah dan Sarjana secara penyelidikan , atau disertasi bagi pengajian secara kerja kursus dan penyelidikan , atau Laporan Projek Sarjana Muda (PSM).

”Saya akui bahawa saya telah membaca Laporan Projek ini dan pada pandangan saya laporan ini adalah memadai dari segi skop dan kualiti untuk tujuan penganugerahan Ijazah Sarjana Kejuruteraan (Awam – Geoteknik)”.

Tandatangan : ______________________________

Nama Penyelia 1 : ENCIK AZMAN BIN KASSIM

Tarikh : 5 Mei 2006

Tandatangan : ______________________________

Nama Penyelia 2 : DR. NURLY GOFAR

PENENTUAN KESTABILAN CERUN DISEBABKAN OLEH PENYUSUPAN HUJAN

MARHANA BINTI ABDUL LATIF

Laporan projek ini dikemukakan sebagai memenuhi sebahagian daripada syarat penganugerahan Ijazah Sarjana Kejuruteraan (Awam – Geoteknik)

Fakulti Kejuruteraan Awam Universiti Teknologi Malaysia

Saya akui Laporan Projek yang bertajuk ”Penentuan Kestabilan Cerun Disebabkan Oleh Penyusupan Hujan” ini adalah hasil kerja saya sendiri kecuali nukilan dan ringkasan yang tiap-tiap satunya telah saya jelaskan sumber rujukannya. Laporan ini tidak pernah dikemukakan bagi tujuan sebarang anugerah lain.

Tandatangan : _________________________________

Nama Penulis : MARHANA BINTI ABDUL LATIF

PENGHARGAAN

Alhamdulillah syukur ke hadrat Allah s.w.t kerana dengan berkat izinNya maka dapat saya menyiapkan projek ini dengan jayanya.

Terlebih dahulu ucapan terima kasih tidak terhingga saya tujukan kepada penyelia projek, Encik Azman bin Kassim yang telah meluangkan banyak masanya dengan membantu dan membimbing serta memberi tunjuk ajar yang sangat berguna kepada saya dari awal sehinggalah siapnya projek ini. Semoga kehidupan beliau sentiasa diberkati Allah s.w.t.

Jutaan terima kasih juga saya tujukan kepada Dr. Nurly Gofar selaku penyelia kedua saya di atas segala nasihat dan panduan yang diberikan. Tidak lupa juga ucapan terima kasih kepada saudara Lee Min Lee, Puan Fauziah binti Kassim, Encik Shahrin dan lain-lain lagi yang mana nama mereka tidak dapat saya sebutkan semuanya di sini, di atas segala bantuan dan tunjuk ajar yang sangat berguna kepada saya dalam proses menyiapkan projek ini. Buat suami dan anak-anak tercinta, terima kasih atas semangat dan dorongan yang kalian berikan selama ini.

Adalah diharapkan hasil kajian ini akan dapat memberikan maklumat berguna serta mendatangkan manfaat kepada semua pihak pada masa akan datang.

ABSTRAK

Salah satu faktor ketidakstabilan cerun yang berlaku disebabkan oleh limpahan hujan yang kerap berlaku terhadap tanah baki terutamanya di negara Malaysia yang mengalami kesan hujan tropika. Keadaan ini menyebabkan cerun menjadi tidak stabil disebabkan oleh meningkatnya paras air tanah. Dengan sebahagian rupabumi cerun di Malaysia yang curam, kawasan-kawasan cerun di negara ini lebih terdedah kepada hakisan tanah dan seterusnya mengakibatkan kejadian tanah runtuh. Kesan dari kegagalan cerun menyebabkan berlaku kehilangan nyawa, kerosakan harta benda dan mengganggu proses pembangunan yang memerlukan kos yang tinggi untuk pembaikan. Objektif utama kajian ini adalah untuk mengenalpasti ciri-ciri hujan yang mengakibatkan ketidakstabilan cerun dan mendapatkan nilai faktor keselamatan cerun pada satu tempoh berdasarkan corak resipan dan seterusnya menentukan nilai faktor keselamatan paling minimum pada tempoh tersebut. Analisis dijalankan menggunakan kaedah keseimbangan had yang menggunakan simulasi komputer model SLOPE/W Versi 5.0 (GEO-SLOPE International Ltd.) berdasarkan corak resipan yang diperolehi dari analisis transient taburan tekanan air liang . Corak resipan adalah hasil analisis sediada yang menggunakan analisis transient menggunakan simulasi komputer model SEEP/ W Versi 5.0 (GEO-SLOPE International Ltd.). Jangkaan keputusan yang akan diperolehi adalah nilai faktor keselamatan cerun pada tempoh 2 bulan analisis dijalankan. Seterusnya nilai faktor keselamatan terendah dapat ditentukan berdasarkan nilai faktor keselamatan tersebut. Keputusan kajian ini akan memberikan pemahaman tentang ciri-ciri kestabilan cerun yang disebabkan oleh hujan.

ABSTRACT

One of the main factor causing the slope instability is due to the overflow of rainfall which is normally occurred to the residual soils especially in Malaysia that experience the tropical rainfall events. This condition then result to the slope instability because of increasing of ground water level. With almost at the slope surface in Malaysia are steep, the slope area are more expose to the erosion and then result to the slope failure. These slope failures can be dangerous, disruptive to the development of infrastructures and quite costly to repair. The analysis is undertake using limit equilibrium method with computer simulation model using SLOPE/ W version 5.0 (GEO-SLOPE International Ltd.) based on seepage pattern which is obtained from transient analysis with pore water pressure distribution. The seepage pattern is the available analysis data taken from SEEP/W Version 5.0 (GEO-SLOPE International Ltd.) computer model. The expected result is the Factor of Safety value within two months data analysis. Then the lowest FOS can be determined base on the FOS obtained. This study will adopt a fundamental approaches towards understanding the characteristic of slope stability due to the rainfall.

ISI KANDUNGAN

BAB PERKARA MUKASURAT

PENGAKUAN PELAJAR ii PENGHARGAAN iii ABSTRAK iv ABSTRACT v ISI KANDUNGAN vi SENARAI JADUAL x SENARAI RAJAH xi SENARAI SIMBOL xv 1 PENGENALAN

1.1 LATAR BELAKANG KAJIAN 1

1.2 PERNYATAAN MASALAH 3

1.3 OBJEKTIF KAJIAN 4

1.4 SKOP KAJIAN 5

II KAJIAN LITERATUR 2.1 PENDAHULUAN 6 2.2 KEJADIAN HUJAN 7 2.2.1 Jenis-Jenis Hujan 8 2.3 PENYUSUPAN 9 2.4 PARAMETER TANAH 11

2.5 HUBUNGAN DI ANTARA HUJAN DAN

KETIDAKSTABILAN CERUN 13

2.6 CERUN 15

2.6.1 Punca-punca ketidakstabilan cerun 15

2.6.1.1 Tindakan air 16

2.6.1.2 Hakisan 17

2.6.1.3 Profil tanah 18

2.6.1.4 Luluhawa dan penurunan tanah 18

2.6.1.5 Kehadiran rekahan tanah 18

2.6.1.6 Litupan tumbuhan 19

2.6.1.7 Perubahan keadaan tekanan 19

2.6.1.8 Kejelekitan tanah 20

2.6.1.9 Penyaliran 20

2.7 JENIS-JENIS KEGAGALAN CERUN 20

2.8 MEKANISMA KEGAGALAN CERUN 23

2.8.1 Runtuhan 24

2.8.2 Gelinciran 25

2.8.3 Aliran 26

2.9 FAKTOR KESELAMATAN DALAM

III METODOLOGI KAJIAN

3.1 PENGENALAN 30

3.2 MAKLUMAT TAPAK 33

3.2.1 Masalah di tapak 34

3.2.2 Profil dan sifat tanah 37

3.2.3 Data hujan 38

3.3 MODEL KOMPUTER 40

3.4 ANALISIS KESTABILAN CERUN 42

3.4.1 Kaedah hirisan 43

3.4.2 Kaedah Fellenius 44

3.4.3 Kaedah Morgenstern dan Price 45

3.4.4 Kaedah Bishop 48

3.5 ANALISIS KE BELAKANG 51

3.5.1 Penggunaan analisis ke belakang

dalam analisis kestabilan cerun 52

IV KEPUTUSAN DAN PERBINCANGAN

4.1 PENGENALAN 54

4.2 KEPUTUSAN ANALISIS 55

4.2.1 Kes 1 : Penentuan nilai faktor

keselamatan bagi setiap analisa

corak resipan sepanjang

November hingga Disember 1999. 56

4.2.2 Kes 2 : Penentuan nilai faktor

keselamatan bagi hujan antecedent

4.2.3 Kes 3 : Analisis ke belakang – Analisis menentukan nilai faktor

keselamatan dengan pengurangan

nilai

ø

dan c 64 4.3 PERBINCANGAN 66 V KESIMPULAN 5.1 UMUM 91 5.2 KESIMPULAN 92 5.3 CADANGAN 94 SENARAI RUJUKAN 97

SENARAI JADUAL

NOMBOR JADUAL TAJUK MUKASURAT

3.1 Ciri-ciri tanah untuk analisis simulasi 37

3.2 Rekod hujan harian sepanjang November

hingga Disember 1999 – Senai 38

4.1 Jumlah hujan harian dan faktor keselamatan dari November hingga pertengahan

Disember 1999 58

4.2 Jumlah hujan harian dan faktor keselamatan

bagi Langkah 40 -41 dalam tempoh 6 jam 59

4.3 Jumlah hujan harian dan faktor keselamatan 61

4.4 Jumlah hujan harian dan faktor keselamatan 62

4.5 Jumlah hujan harian dan faktor keselamatan 63

4.6 Jumlah hujan harian dan faktor keselamatan 64

4.7 Analisis ke belakang kekuatan ricih ke atas

SENARAI RAJAH

NOMBOR RAJAH TAJUK MUKASURAT

2.1 Perubahan keupayaan penyusupan

jenis tanah 11

2.2 Gelinciran putaran jenis bulatan 21

2.3 Gelinciran putaran jenis bukan bulatan 22

2.4 Gelinciran peralihan 22

2.5 Kegagalan majmuk 23

2.6 Runtuhan 24

2.7 Gelinciran 25

2.8 Aliran 26

2.9 Analisis tegasan berkaesan yang biasa ke atas kes terkukuh tersalir kritikal

bagi masalah tanpa beban

2.9a Pengorekan di dalam tanah liat keras 29 2.9b Tegasan dan kekuatan ricih

bagi unsur purata 29

2.9c Definasi faktor keselamatan 29

3.1 Carta aliran metodologi kajian 32

3.2 Pelan lokasi persekitaran Bangunan Tambahan Fakulti Kejuruteraan

Mekanikal, UTM 35

3.3 Tempat letak kereta di Bangunan Tambahan FKM (gambar diambil pada Mac 2003 :

Sumber Ling,2003) 36

3.4 Tempat letak kereta di Bangunan Tambahan

FKM (gambar diambil pada April 2006) . 36

3.5 Keratan cerun 37

3.6 Kaedah hirisan 44

3.7 Kaedah Morgenstern – Price 47

3.8 Kaedah Bishop 51

4.1 Keadaan hujan yang diambilkira bagi

kes hujan antecedent 56

4.2 Hubungan antara jumlah hujan dengan

kestabilan cerun 58

4.3 Hubungan antara jumlah hujan dengan

kestabilan cerun (Langkah 40 - 41) 59 4.4 Rajah jasad bebas dan Poligon daya bagi

hirisan ke 30, langkah 41 60

4.5 Hubungan antara jumlah hujan dengan

kestabilan cerun 61

4.6 Analisis kestabilan cerun (langkah 1) 61

4.7 Hubungan antara jumlah hujan dengan

kestabilan cerun 62

4.8 Analisis kestabilan cerun (langkah 5) 62

4.9 Hubungan antara jumlah hujan dengan

kestabilan cerun 63

4.10 Analisis kestabilan cerun (langkah 9) 63

4.11 Hubungan antara jumlah hujan dengan

kestabilan cerun 64

4.12 Analisis kestabilan cerun (langkah 5) 64

4.13 Hubungan antara c dengan tan

ø

dalam

analisis ke belakang 66

4.14 Analisis kestabilan cerun pada keadaan kering 69

4.15 (2) Analisis kestabilan cerun pada 2 November 99 70 4.15 (3) Analisis kestabilan cerun pada 3 November 99 71 4.15 (4) Analisis kestabilan cerun pada 4 November 99 71 4.15 (5) Analisis kestabilan cerun pada 5 November 99 72 4.15 (6) Analisis kestabilan cerun pada 6 November 99 72 4.15 (7) Analisis kestabilan cerun pada 7 November 99 73 4.15 (8) Analisis kestabilan cerun pada 8 November 99 73 4.15 (9) Analisis kestabilan cerun pada 9 November 99 74 4.15 (10) Analisis kestabilan cerun pada 10 November 99 74 4.15 (11) Analisis kestabilan cerun pada 11 November 99 75 4.15 (12) Analisis kestabilan cerun pada 12 November 99 75 4.15 (13) Analisis kestabilan cerun pada 13 November 99 76 4.15 (14) Analisis kestabilan cerun pada 14 November 99 76 4.15 (15) Analisis kestabilan cerun pada 15 November 99 77 4.15 (16) Analisis kestabilan cerun pada 16 November 99 77 4.15 (17) Analisis kestabilan cerun pada 17 November 99 78 4.15 (18) Analisis kestabilan cerun pada 18 November 99 78 4.15 (19) Analisis kestabilan cerun pada 19 November 99 79 4.15 (20) Analisis kestabilan cerun pada 20 November 99 79 4.15 (21) Analisis kestabilan cerun pada 21 November 99 80 4.15 (22) Analisis kestabilan cerun pada 22 November 99 80 4.15 (23) Analisis kestabilan cerun pada 23 November 99 81 4.15 (24) Analisis kestabilan cerun pada 24 November 99 81 4.15 (25) Analisis kestabilan cerun pada 25 November 99 82 4.15 (26) Analisis kestabilan cerun pada 26 November 99 82 4.15 (27) Analisis kestabilan cerun pada 27 November 99 83 4.15 (28) Analisis kestabilan cerun pada 28 November 99 83 4.15 (29) Analisis kestabilan cerun pada 29 November 99 84 4.15 (30) Analisis kestabilan cerun pada 30 November 99 84 4.15 (31) Analisis kestabilan cerun pada 1 Disember 99 85 4.15 (32) Analisis kestabilan cerun pada 2 Disember 99 85 4.15 (33) Analisis kestabilan cerun pada 3 Disember 99 86 4.15 (34) Analisis kestabilan cerun pada 4 Disember 99 86

4.15 (35) Analisis kestabilan cerun pada 5 Disember 99 87 4.15 (36) Analisis kestabilan cerun pada 6 Disember 99 87 4.15 (37) Analisis kestabilan cerun pada 7 Disember 99 88 4.15 (38) Analisis kestabilan cerun pada 8 Disember 99 88 4.15 (39) Analisis kestabilan cerun pada 9 Disember 99 89 4.15 (40) Analisis kestabilan cerun pada 10 Disember 99 89 4.15 (41) Analisis kestabilan cerun pada 11 Disember 99 90

SENARAI SIMBOL

SIMBOL PARAMETER

c Kejelekitan

c' Kejelekitan efektif

ø

Sudut geseran dalaman

ø’

Sudut geseran dalaman efektif

σn Jumlah tekanan normal

γ Berat unit tanah

dN' Daya normal berkesan di atas dasar hirisan

dS Daya ricih di atas dasar hirisan

dPb Daya air sempadan di atas dasar

dW Jumlah berat hirisan

E Daya normal

E' Daya normal berkesan

f Kadar penyusupan pada sebarang masa

fc Kadar penyusupan pada nilai tinggi

fo Keupayaan penyusupan awal

FOS Faktor keselamatan

K Pemalar untuk satu jenis tanah dan permukaan

n Keliangan

P Tekanan

Pw Daya-daya dalam air di atas satu sisi

ru Nisbah tekanan liang

t masa

τ Kekuatan ricih tanah

u, uw Tekanan air liang

ua Tekanan udara liang

W Berat

w Kandungan air

BAB I

PENGENALAN

1.1 LATARBELAKANG KAJIAN

Umumnya diketahui negara Malaysia mempunyai bentuk muka bumi semulajadi yang bercerun dan berbukit di samping menerima keamatan hujan yang tinggi sepanjang tahun. Dengan keadaan rupa bentuk cerun yang curam serta faktor hujan lebat yang berterusan akan mempengaruhi keadaan air larian permukaan serta aliran air bawah tanah menjadikan cerun di negara kita lebih mudah terdedah kepada fenomena tanah runtuh atau kegagalan cerun. Selain dari itu ketidakstabilan cerun juga boleh berlaku oleh kesan luluhawa serta aktiviti-aktiviti yang menyebabkan kekuatan tanah berkurang terutama kekuatan ricih tanah dan penambahan tegasan dalam tanah yang berpunca dari pembentukannya sendiri. Tidak dapat dinafikan bahawa keadaan persekitaran seperti cuaca , topografi serta tumbuhan mempunyai hubungkait yang besar terhadap punca-punca berlakunya ketidakstabilan cerun. Adalah satu perkara yang agak sukar serta kompleks kepada ahli geologi atau jurutera awam untuk memahami mekanisma ketidakstabilan cerun yang disebabkan oleh hujan dan ianya memerlukan kajian terperinci serta kaedah yang sesuai bagi menganalisis keadaan sifat-sifat tanah.

Kajian mengenai masalah ketidakstabilan cerun telah dijalankan sejak lama dulu oleh pakar geologi mahupun jurutera-jurutera awam di mana ianya merupakan salah satu topik utama yang diperbincangkan bukan saja di peringkat penduduk setempat malah pihak pengurusan. Kebanyakan mereka mendapati punca-punca ketidakstabilan cerun tanah adalah disebabkan oleh tindakan alam semulajadi ataupun dari tindakan manusia. Faktor-faktor tindakan semulajadi adalah sifat bahan, hakisan, cuaca serta keadaan geologi yang mana ianya tidak dapat dielakkan tetapi dapat dikawal dengan kaedah-kaedah pengawalan cerun. Manakala faktor tindakan manusia adalah dari aktiviti–aktiviti yang dijalankan di kawasan berhampiran dengan kawasan cerun yang boleh menyebabkan kegagalan cerun. Faktor lain yang turut mempengaruhi ketidakstabilan cerun ialah geomorphologi dan hidrogeologi kawasan.

Ketidakstabilan cerun terjadi dalam pelbagai bentuk seperti runtuhan batuan, gelinciran tanah, aliran puing (debris flow), tanah runtuh serta aliran lumpur. Ketidakstabilan cerun menjadi berbahaya jika ianya berlaku di kawasan kediaman dan boleh menyebabkan kemalangan nyawa orang ramai , kerosakan harta benda serta menjejaskan aktiviti sosio-ekonomi di kawasan tersebut. Ketidakstabilan cerun adalah sangat serius di negara-negara sedang membangun di mana perlindungan alam sekitar dan pengurusan menjadi perkara rumit dan utama untuk dipikul. Adalah didapati lebih dari 95% kejadian bencana alam dan kemusnahan berhubungkait dengan ketidakstabilan cerun khususnya dan pergerakan jisim secara umumnya berlaku di negara-negara sedang membangun (Temesgen dll. 2001). Beberapa kejadian kegagalan cerun yang berlaku di negara kita sejak tahun 1919 hingga 2004 telah menyebabkan 242 kes kematian serta kemusnahan harta benda (Sum & Mohamad, 2005).

Mengambilkira kejadian yang telah berlaku, secara asasnya dapat dilihat ianya adalah fenomena yang sukar dibendung tetapi dengan mengelakkan pembinaan bangunan atau penempatan di kawasan curam atau berbukit mungkin merupakan satu langkah terbaik yang dapat diambil. Tetapi penyelesaian ini tidak

praktikal serta mustahil untuk diamalkan di negara ini kerana pembangunan pesat serta pertumbuhan penduduk menyebabkan kepadatan kawasan penempatan serta taraf kehidupan.

Terdapat banyak perkara yang berhubungkait dengan cerun di mana jurutera awam serta ahli geologi perlu menjalankan penyiasatan dan kajian kestabilan cerun dan seterusnya menjalankan analisis kestabilan cerun. Beberapa tahun yang lalu, kajian mengenai analisis kestabilan cerun telah dijalankan oleh penyelidik-penyelidik seperti Wu dan Kraft (1970), Cornel (1971), Alonzo (1976), Tang dan lain-lain (1976) dan Vanamrcke (1977). Mereka telah mendapati bahawa punca kejadian adalah disebabkan oleh kepelbagaian ciri-ciri tanah, ralat bersistem atau ralat model dalam pengukuran sifat atau ralat model dalam kaedah analitik (Oka dan Wu, 1990). Oleh itu, analisis kestabilan cerun serta pengurusannya menjadi perkara utama dalam membuat perancangan serta kajian jurutera.

1.2 PERNYATAAN MASALAH

Pergerakan tanah ke atas cerun yang gagal di Bangunan Tambahan Fakulti Kejuruteraan Mekanikal (FKM), Universiti Teknologi Malaysia, Skudai, Johor telah menyebabkan kegagalan dinding cerucuk keping yang terletak di kaki cerun pada pertengahan Disember 1999. Kajian-kajian terdahulu menunjukkan pengaruh beban tangki air baru yang terletak di puncak cerun adalah penyumbang kepada kejadian enapan di sekitar permukaan cerun dengan kewujudan retak tegangan berdekatan dengan asas rakit tangki air tersebut (Azman & Fauziah, 2003, Ling, 2003, Harahap, 2003). Walaupun beberapa kajian telah dijalankan di tapak namun analisis-analisis tersebut dibuat tanpa mengambilkira kesan aliran air ke atas cerun.

Penentuan nilai faktor keselamatan yang melebihi dari 1 bukan menjadi faktor bahawa cerun adalah stabil dan selamat. Umumnya, sebarang tanah yang mengalami atau menerima hujan sepanjang masa hingga ke tahap kapasiti maksimum dan mengalami pelembutan pada cerun curam adalah paling berisiko mengalami kejadian tanah runtuh atau dengan kata lain mengalami kegagalan cerun. Proses kegagalan yang merujuk kepada kejadian kegagalan cerun adalah disebabkan oleh peningkatan tegasan ricih, pengawalan kepada kekuatan ricih dan pengurangan kekuatan bahan. Kajian yang dijalankan ini adalah untuk melihat kesan hujan yang berlaku secara tidak tetap yang memberi kesan ke atas paras air bumi di mana pada sepanjang waktu berlaku ini, nilai faktor keselamatan akan dikira dan dianalisis.

1.3 OBJEKTIF KAJIAN

Kajian ini mempunyai beberapa objektif iaitu;

i. Menyelidik hubungan antara penyusupan hujan dan kestabilan cerun di tapak kajian.

ii. Menentukan faktor keselamatan cerun berdasarkan analisis

berterusan corak resipan disebabkan penyusupan hujan dari November hingga Disember 1999.

iii. Menentukan faktor keselamatan cerun berdasarkan corak resipan terhadap keadaan hujan antecedent bagi tempoh masa dari November hingga Disember 1999.

1.4 SKOP KAJIAN

Dalam kajian ini, cerun gagal pada mulanya dianalisa menggunakan unsur terhingga model SEEP/W Versi 5.0 (GEO-SLOPE International Ltd.) . Dalam analisis simulasi komputer ini, penyusupan hujan dan taburan tekanan air liang

transient dilakukan untuk mendapatkan corak aliran cerun. Seterusnya analisis

kestabilan cerun dilakukan dengan kaedah unsur terhingga menggunakan model komputer SLOPE/ W Versi 5.0 (GEO-SLOPE International Ltd.) ke atas corak aliran tersebut. Analisis transient yang dilakukan mengambil masa 2 bulan iaitu dari November hingga Disember 1999.

1.5 KEPENTINGAN KAJIAN

Kajian ini memainkan peranan yang penting dalam penganalisaan kestabilan cerun di Malaysia . Kegagalan atau ketidakstabilan cerun yang berlaku mungkin disebabkan oleh beberapa faktor lain tetapi dengan kajian ini akan dapat mengenalpasti samada hujan begitu mempengaruhi ketidakstabilan cerun atau sebaliknya. Hasil dari kajian ini juga dapat mengaitkan antara corak resipan serta kesan hujan terhadap kestabilan cerun dan seterusnya dapat mengambil langkah awal untuk mengelakkan daripada berlakunya tanah runtuh dan kehilangan nyawa.

BAB II

KAJIAN LITERATUR

2.1 PENDAHULUAN

Kestabilan cerun amat penting dalam bidang geologi dan kejuruteraan awam. Di Malaysia, oleh kerana keadaan rupabumi semula jadinya yang bercerun dan berbukit bukau maka adalah penting setiap perancangan untuk pembinaan jalanraya atau lebuhraya, pembinaan kawasan penempatan dan empangan sentiasa mengambilkira kesan terhadap cerun selepas pembinaan bagi mengelakkan masalah gelinciran dan kejatuhan tanah.

Selain dari itu, negara kita juga mempunyai keamatan hujan dengan julat yang luas iaitu dari hujan lemah kepada hujan yang sangat lebat. Nilai keamatan hujan sedikit sebanyak akan memberi kesan ke atas kestabilan cerun di mana kedua-dua keamatan dan tempoh berlakunya akan diambil kira. Menurut Morgan, 1974, sebarang hujan dengan keamatan yang lebih daripada 34 mm/ hari akan berkemampuan untuk menyebabkan berlakunya hakisan tanah. Nilai ini diambil sebagai hujan kritikal yang akan menyebabkan berlakunya masalah ketidakstabilan cerun dan nilai ini adalah jumlah hujan minimum yang turun di kawasan yang akan menerima hujan. Jumlah hujan harian yang melebihi 34 mm dianggap sebagai hujan

berlebihan dan akan terlepas sebagai air larian permukaan daripada permukaan tanah, cerun bukit dan lembah.

Oleh kerana hakisan tanah disebabkan oleh hujan atau air larian permukaan, maka jumlah kehilangan tanah adalah berkaitan dengan tenaga kinetik titisan curahan yang jatuh. Istilah kehakisan digunakan untuk menerangkan potensi kebolehan hujan untuk menyebabkan berlakunya hakisan tanah dan seterusnya menjadi punca kegagalan cerun.

2.2 KEJADIAN HUJAN

Air hujan atau curahan merupakan sebahagian dari air yang terdapat di bumi di mana ianya sentiasa bergerak dan berubah bentuk . Kejadian hujan berlaku mengikut kitaran hidrologi di mana pergerakan berkitar air dari laut ke atmosfera dan kemudiannya sebagai hujan ke aras bumi dan seterusnya air berkumpul di dalam sungai dan mengalir semula ke laut,. Aturan kitaran sedemikian sentiasa berlaku dan kadang-kadang kitaran ini boleh terganggu pada beberapa peringkat, contohnya hujan mungkin terus ke laut, tasik atau sungai.

Hujan yang sampai di permukaan tanah akan boleh dipecahkan kepada tiga pecahan. Pertama, hujan akan terus berada di permukaan bumi dalam bentuk kolam atau lopak air dan seterusnya akan menyejat semula ke atmosfera. Kedua, air hujan akan mengalir ke sungai atau tasik dan akan menyejat atau meresap ke bawah menjadi air bumi atau mengalir terus ke laut. Ketiga air hujan akan meresap terus ke dalam bumi dan menjadi lembapan sehingga berlaku masa yang sesuai untuk menyejat akibat tindakan tumbuhan atau resipan.

Hujan adalah antara penyebab utama berlakunya banjir dan kejadian tanah runtuh di negara. Pemahaman mengenai bentuk hujan perlu bagi mengetahui aliran sungai dan kandungan lembapan tanah. Hujan boleh berlaku dalam dua bentuk utama iaitu bentuk cecair dan berbentuk pejal. Curahan cecair turun dalam bentuk hujan dan curahan inilah yang memainkan peranan penting dalam pergerakan aliran. Curahan pejal selalunya turun dalam bentuk salji tetapi ianya tidak berlaku di negara Malaysia.

Kandungan lembapan di ruang atmosfera merupakan punca utama berlakunya curahan. Ini kerana lembapan tersebut akan terkondensasi dan mewujudkan curahan apabila bilangannya bertambah besar. Curahan boleh dikategorikan kepada tiga jenis iaitu curahan konvensional, curahan orografi dan curahan siklon.

2.2.1 Jenis-Jenis Curahan

Curahan atau hujan boleh dikategorikan kepada tiga jenis berdasarkan proses kejadiannya iaitu;

i. Curahan Perolakan

Pemanasan bumi oleh matahari menyebabkan udara panas naik ke atas dan keadaan ini menyebabkan udara mengalami penyejukan dan terpeluwap membentuk awan kumulonimbus dan akhirnya turun sebagai hujan perolakan. Kadar penyejukan adalah pada 5oC bagi 100m ketinggian sehingga udara lembab mencapai suhu embun. Fenomena ini biasanya berlaku di kawasan tropika kerana curahan jenis ini biasanya menghasilkan hujan lebat disertai kilat dan petir . Ia berlaku pada lewat petang dalam tempoh terhad pada keluasan yang besar.

ii. Curahan Orografi / Bukit

Keadaan ini berlaku apabila angin lembab terpaksa menaiki cerun gunung atau kawasan tinggi. Angin ini menjadi sejuk di kawasan lebih tinggi dan apabila tepu ia akan turun sebagai hujan cerun di mana kawasan menghadap angin akan menerima hujan lebat manakala kawasan lindungan hujan pula akan menerima hujan yang sedikit. Keadaan ini menggalakkan ketidakstabilan perolakan. Keamatan curahan bergantung kepada faktor ketebalan lapisan lembapan air (R. C Ward, 1990). Curahan ini biasanya berlaku di kawasan bukit pada musim monsun.

iii. Curahan Siklon / Perenggan

Curahan siklon berlaku di kawasan pertembungan antara hujan panas dan sejuk iaitu disebabkan kewujudan kawasan tekanan rendah maka udara dari kawasan sekeliling akan bergerak ke arahnya. Udara panas yang lebih ringan ditolak ke atas oleh udara sejuk dan seterusnya apabila udara panas yang naik menjadi sejuk ia akhirnya terpeluwap dan menjadi hujan. Di kawasan tropika curahan jenis ini selalunya menghasilkan hujan lebat dengan masa curahan yang singkat akibat daripada suhu di kawasan tersebut.

2.3 PENYUSUPAN

Penyusupan merupakan kejadian yang berlaku sekiranya lapisan permukaan bumi itu berliang dan mempunyai laluan-laluan kecil untuk membenarkan laluan titisan-titisan air menyusup ke dalam lapisan bawah tanah. Sebaik sahaja susupan melalui lapisan-lapisan permukaan, ia akan telus ke bawah kerana pengaruh graviti

sehingga ia sampai ke zon ketepuan pada permukaan air bumi. Penyusupan yang berlaku akan disertai dengan pemintasan, lekuk takungan (depression storage) dan penyejatan hujan lebat. Kebolehgunaan dapat ditentukan jika ada pemendakan yang terjadi digunakan untuk menghasilkan air larian permukaan. Penyusupan adalah komponen yang penting di antara lain-lain komponen hidrologi. Nilai penyusupan yang berlaku adalah dipengaruhi oleh beberapa faktor seperti keadaan muka bumi, suhu, jumlah hujan, ciri-ciri fizikal tanah dan kualiti air.

Bagi sebarang tanah yang mengalami lebat hujan yang tetap , kadar penyusupan berkurangan mengikut persamaan yang digunakan oleh Horton iaitu;

F = f

c

+ µe

–Kt (2.1)

di mana : f = kadar penyusupan pada sebarang masa t (mm/j)

fc = keupayaan penyusupan pada nilai tinggi (mm/j)

µ = fo - fc

fo = keupayaan penyusupan awal pada t = 0 (mm/j)

t = masa dari permulaan hujan lebat (min)

K = pemalar untuk satu jenis tanah dan permukaan (min-1)

Nilai K ialah satu rangkap tekstur permukaan iaitu jika terdapat tumbuhan, nilai K adalah kecil manakala bagi tekstur permukaan yang lebih licin seperti tanah kosong akan menghasilkan nilai K yang lebih besar.

fo dan fc adalah rangkap untuk jenis tanah dan penutup bumi. Sebagai contoh,

tanah berasir yang lapang atau tanah berbatu kelikir mempunyai nilai-nilai fo dan fc

yang rendah dan kedua-dua nilai tersebut bertambah besar jika tanah dipenuhi dengan rumput dipermukaannya.

Parameter-parameter K dan fo adalah stabil untuk tanah tertentu dan tidak

nyata berubah mengikut cerun tadahan atau keamatan hujan, fc sebaliknya,

mengalami perubahan besar mengikut kedua-dua nilai itu dan ia ditunjukkan sebagai satu julat nilai.

Cerun (peratus) Masa Masa f (mm/j) Keamatan hujan rendah Tanah lapang Tanah sama berumput

Keamatan hujan tinggi f (mm/j) f (mm/j)

Rajah 2.1 Perubahan keupayaan penyusupan mengikut jenis tanah

2.4 PARAMETER TANAH

Ciri tanah merupakan pengaruh besar di dalam sifat-sifat struktur tanah. Secara teorinya, apa-apa jenis tanah boleh digunakan untuk pembinaan struktur tetapi secara praktikalnya tanah yang boleh digunakan adalah terhad dan bergantung kepada struktur tanah seperti tambakan curam, dinding dan lain-lain beban yang

akan ditanggungnya. Penyiasatan tapak amatlah penting bagi menentukan jenis tanah serta kekuatannya supaya mampu menanggung beban yang akan dibina. Pemilihan nilai rekabentuk yang teliti untuk saiz butiran, geseran, kejelekitan dan berat unit adalah ciri asas bagi suatu pengiraan. Kesemua ciri-ciri tanah memainkan peranan yang penting dalam menentukan kejayaan rekabentuk struktur yang berada di atas tanah tersebut.

Kekuatan ricih sesuatu jisim tanah didefinasikan sebagai daya rintangan maksimum tanah terhadap tegasan ricih. Apabila daya rintangan tersebut diatasi, kegagalan berlaku dengan mengambil bentuk permukaan gelangsar. Kekuatan ricih tanah dianggap terdiri daripada dua parameter utama iaitu;

i. Kejelekitan , c.

ii. Sudut geseran dalam ,

ø

Kejelekitan, c adalah rintangan yang disebabkan oleh daya-daya yang cenderung untuk memegang partikel-partikel tanah di dalam jisim tanah manakala sudut geseran dalam merupakan daya rintangan yang disebabkan oleh sifat saling mengunci di antara partikel-partikel tanah.

Secara umumnya terdapat tiga jenis tanah konvensional yang dikelaskan mengikut daya rintangan yang wujud di dalam jisim tanah tersebut.

i. Tanah berbutir kasar (cohensioness soil) , c = 0 ii. Tanah berjelekit ( cohesive soil) ,

ø

= 0

iii. Tanah biasa ( c –

ø)

Kebanyakan tanah berbutir kasar seperti pasir mempunyai kekuatan ricih yang bergantung kepada sudut geseran dalam. Bagi kebanyakan tanah liat,

walaupun sebahagian daripada kekuatan ricihnya adalah sudut geseran dalam, tetapi ia didapati hanya mempunyai rintangan kepada kejelekitan apabila dikenakan beban di dalam keadaan di mana kandungan lembapan tidak berubah. Untuk tanah biasa, gabungan kedua-dua parameter tanah membentuk kekuatan ricihnya.

Kandungan air tanah juga mempengaruhi kekuatan iaitu apabila kandungan air tinggi, kekuatan tidak tersalir ( undrained strength) akan menurun. Timbusan berbutir mempunyai kebolehan dalam bentuk untuk memindahkan tekanan ricih dengan lebih efektif. Tanah tidak sesuai digunakan sekiranya tidak terdapat air di dalamnya. Tanah berjelekit pula boleh digunakan pada lapisan tebal dengan kapasiti pengaliran yang betul. Pengaliran yang kurang baik dalam tanah memberikan kesan yang tidak elok kerana kemungkinan berlaku air liang semasa dan selepas pembinaan. Tekanan efektif yang bertindak , σ’ perlu diambil kira dalam pengiraan rekabentuk bagi mengelakkan kegagalan struktur pada masa akan datang.

2.5 HUBUNGAN DI ANTARA HUJAN DAN KETIDAKSTABILAN CERUN

Hujan adalah faktor penentu utama yang diambilkira semasa rekabentuk hidrologi di mana rekabentuk adalah berdasarkan kepada kejadian hujan paling lebat atau pada kadar melampau. Hujan lebat yang menimpa kawasan permukaan bumi menyebabkan tumbuh-tumbuhan atau bahagian tanah yang terdedah akan menjadi basah dan seterusnya apabila permukaan tanah menjadi basah sepenuhnya , air hujan akan menembusi lapisan-lapisan permukaan yang telap air. Manakala bahagian tanah yang tidak telap air akan menyebabkan air mengalir di atas permukaan dan menuju ke kawasan rendah dan seterusnya terkumpul di dalam kolam atau ke sungai.

Air hujan merupakan faktor penyumbang kepada berlakunya hakisan tanah dan lebih buruk lagi menyebabkan kejadian kegagalan cerun dan tanah runtuh. Hujan lebat yang menimpa kawasan tadahan kecil atau kawasan turapan besar juga seringkali mengakibatkan limpahan air ke atas permukaan jalanraya dan kejadian banjir. Ini adalah kerana rekabentuk saliran yang tidak tepat di mana ianya tidak mampu menerima kadar hujan yang terlalu tinggi. Justeru itu perancangan dan rekabentuk hidrologi serta kawalan bentuk cerun yang sesuai memerlukan kepada analisa data hujan bagi tempoh tertentu.

Ciri-ciri hujan yang menjadi faktor atau pengaruh kepada berlakunya hakisan tanah yang seterusnya menyebabkan ketidakstabilan cerun adalah;

i. Keamatan hujan

ii. Tempoh berlakunya hujan iii. Jumlah hujan

iv. Saiz, halaju dan bentuk hujan yang turun v. Tenaga kinetik hujan

vi. Pengagihan hujan musim

Sifat-sifat tersebut akan memberi pengaruh yang besar dalam proses hakisan. Semasa air hujan sampai ke permukaan bumi, titisan air hujan akan menghasilkan sumber tenaga bagi pemisahan zarah-zarah tanah. Sifat-sifat yang lain seperti keamatan hujan, tempoh dan jumlah hujan yang turun turut memberi kesan ke atas jumlah air larian .

2.6 CERUN

Cerun merupakan suatu permukaan tanah yang terdedah yang membentuk suatu sudut terhadap satah ufuk. Kebiasaannya kegagalan cerun dikaitkan dengan keadaan cerun yang curam tetapi ini adalah tidak benar kerana terdapat banyak kes kegagalan cerun yang berlaku pada cerun yang landai (Dunn et. al, 1980). Keadaan ini menunjukkan bahawa kestabilan sesuatu cerun bergantung kepada banyak faktor selain dari sudut kecondongannya.

Kebanyakan cerun direkabentuk untuk kegunaan-kegunaan tertentu dengan mengenal pasti aspek-aspek keselamatan, ekonomi dan penyenggaraan. Menurut Bromhead (1992), faktor utama terhadap ketidakstabilan cerun adalah disebabkan oleh;

• Peningkatan tekanan air liang

• Perubahan terhadap sokongan pada kaki cerun samada kerana kerja korekan atau hakisan tanah.

• Perubahan pada tanah atau kekuatan ricih tanah • Beban akibat gempa bumi

• Beban pada cerun samada kerana pergerakan isipadu pada tambakan atau potong

2.6.1 Punca-Punca Ketidakstabilan Cerun

Punca-punca kegagalan cerun tanah adalah dari tindakan alam semulajadi ataupun dari tindakan manusia. Faktor daripada tindakan semulajadi tidak dapat

dielakkan tetapi ianya dapat dikawal dengan kaedah-kaedah pengawalan cerun. Faktor-faktor tindakan semulajadi adalah sifat bahan, hakisan, cuaca serta keadaan geologi. Faktor tindakan manusia adalah aktiviti–aktiviti yang dijalankan di kawasan berhampiran dengan kawasan cerun yang boleh menyebabkan kegagalan cerun. Faktor lain yang turut mempengaruhi kegagalan cerun ialah geomorphologi dan hidrogeologi kawasan. Kegagalan cerun tanah di kawasan kediaman boleh menyebabkan kemalangan nyawa orang ramai dan kerosakan harta benda serta menjejaskan aktiviti sosio-ekonomi di kawasan tersebut.

Terdapat beberapa faktor yang menjadi punca berlakunya ketidakstabilan cerun iaitu faktor geologikal, fizikal, aktiviti manusia, morphologikal dan tindakan air. Adalah penting bagi kita mengetahui faktor-faktor yang menyebabkan ketidakstabilan cerun supaya cerun yang akan kita bina berada dalam keadaan selamat . Faktor-faktor yang menjadi punca berlakunya ketidakstabilan cerun adalah;

2.6.1.1Tindakan Air

Salah satu punca suatu cerun itu boleh gagal kerana tindakan air samada yang mengalir sebagai air larian permukaan ataupun yang bertindak sebagai air liang. Air boleh mendatangkan pelbagai kesan negatif terhadap cerun yang dibina ataupun yang secara semulajadi.

a) Kesan Resipan dan Air Larian

Anggaran resipan dan air larian amat penting dalam rekabentuk saiz dan sistem saliran untuk cerun. Pendekatan yang munasabah ialah menyediakan sistem saliran yang secukupnya.

b) Perubahan Paras Air Bumi

Perubahan paras air bumi secara mendadak pada cerun turut dikesan sebagai punca berlakunya ketidakstabilan cerun. Peningkatan paras air bumi pada cerun mampu meningkatkan tekanan air liang dan mengurangkan tegasan berkesan pada cerun tanah yang tepu dengan air. Ini boleh menyebabkan kejadian tanah runtuh. Peningkatan paras air bumi juga boleh meningkatkan kesan pergerakan tanah yang boleh menyebabkan kejadian tanah runtuh atau ketidakstabilan cerun.

Pada tanah, penyusupan dan tekanan air liang negatif memberi pengaruh yang besar terhadap ketidakstabilan cerun tanah. Ini adalah kerana kesan penyusupan akan meningkakan kandungan lembapan tanah dan mengurangkan darjah tekanan air liang negatif dan seterusnya akan mengurangkan kekuatan ricih tanah.

2.6.1.2 Hakisan

Hakisan juga merupakan faktor penyebab ketidakstabilan cerun dan merupakan agen pencetus pada gelinciran aliran besar pada tanah yang sensitif. Hujan yang lebat biasanya akan menyebabkan berlaku hakisan yang teruk terutama terhadap tanah lembut yang sensitif kepada gangguan. Hakisan cerun oleh sungai atau agen semulajadi biasanya berlaku di kaki cerun tetapi boleh juga berlaku di sepanjang lapisan lebih lemah atau satah yang boleh menyebabkan terjadinya pemotongan bawah.

2.6.1.3 Profil (susun lapis) Tanah

Profil tanah memainkan peranan penting dalam kestabilan cerun terutama pada profil pemendapan. Permukaan satah ricih yang lemah akan berlaku sekiranya terdapat ketidaksinambungan dalam profil tanah terutamanya di antara tanah lembut pada bawah cerun.

2.6.1.4 Luluhawa dan Penurunan Tanah

Pengurangan kekuatan batu dan tanah boleh berlaku melalui proses luluhawa dan tindakan kimia yang lain. Proses yang berlaku ini menyebabkan ketidaksepaduan butiran batuan seperti granit dan pasir dan seterusnya melemahkan ikatan serta kekuatan tanah.

Proses luluhawa kimia adalah sangat aktif dalam cuaca panas seperti di Malaysia. Proses ini akan mengubah sifat batuan menjadi tanah dan proses yang berterusan akan mengurangkan kekuatan ricih tanah dan seterusnya akan mengakibatkan berlakunya runtuhan.

2.6.1.5 Kehadiran Rekahan Tanah

Kehadiran rekahan tanah di cerun akan mengurangkan kestabilan cerun dan sekaligus meningkatkan keupayaan cerun untuk gagal. Pertamanya panjang permukaan gelincir di man kekuatan ricih akan dikurangkan dan keduanya apabila rekahan mengandungi air akan menyebabkan daya gangguan tambahan yang bergantung kepada tekanan hidrostatik.

2.6.1.6 Litupan Tumbuhan

Kesan tumbuhan pada kestabilan cerun akan bertambah kompleks bergantung kepada keadaan biasa tanah seperti kedalaman tanah, kecondongan dan jenis tumbuhan. Litupan tumbuhan dalam beberapa keadaan akan mempengaruhi kestabilan cerun di mana kesan litupan tumbuhan akan mengurangkan tindakan agen iklim pada tanah asal. Ini akan meningkatkan kestabilan cerun dengan cara;

a) Pemintasan dan perlindungan tanah dari tindakan cahaya matahari, angin dan hujan.

b) Menahan jumlah air hujan yang melimpahi sebahagian besar

permukaan yang dilakukan oleh daun, dahan, batang pokok dan menukarkan air sebagai wap .

c) Menghapuskan sebahagian besar air dari tanah melalui

penyejatpeluhan.

d) Kesan tumbuhan pada lantai hutan akan menetapkan sejumlah besar air dan mengurangkan larian permukaan dan hakisan.

e) Sistem akar akan meningkatkan rintangan ricih tanah dan

menghasilkan tekanan negatif di mana akan meningkatkan jelekitan tanah.

2.6.1.7 Perubahan Keadaan Tekanan

Pemindahan sokongan sisi melalui aktiviti manusia adalah faktor penting dalam ketidakstabilan cerun. Ini berlaku apabila kerja-kerja pemotongan cerun untuk pembinaan jalanraya atau tapak rumah, pengorekan, kauri dan lombong. Pembebanan struktur di atas tanah juga akan meningkatkan daya gangguan terhadap cerun .

2.6.1.8 Kejelekitan Tanah

Cerun yang terdiri dari tanah jelekit sepeti tanah liat dan kelodak adalah lebih stabil disebabkan oleh kekuatan ricih yang wujud daripada geseran dan rekatan antara zarah tanah. Daya geseran dan rekatan ini menguatkan ikatan tanah dan seterusnya dapat menahan kegagalan atau gelangsar pada permukaan ricihnya. Cerun yang terdiri daripada tanah tidak jelekit seperti pasir dan kelikir mempunyai kekuatan ricih daripada satu komponen sahaja iaitu daya geseran antara zarahnya. Daya geseran ini kadangkala tidak berupaya menahan berat tanah yang menyebabkan tanah menggelangsar. Oleh yang demikian, cerun bagi tanah jelekit boleh dibina lebih curam daripada cerun bagi tanah tidak jelekit.

2.6.1.9 Penyaliran

Kewujudan air samada dalam bentuk statik atau dinamik merupakan penyebab utama kegagalan cerun. Air hujan mengalir turun melalui permukaan cerun ataupun melalui resipan di antara zarah tanah. Air hujan ini menyebabkan peningkatan kandungan lembapan dan aras air bumi di cerun. Peningkatan kandungan lembapan akan menyebabkan berat tanah bertambah dan pada masa yang sama kekuatan ricih tanah akan berkurangan. Bagi mengelakkan gelinciran atau kesan dari air hujan, air hujan perlu disalirkan ke tempat dan arah yang sesuai.

2.7 JENIS-JENIS KEGAGALAN CERUN

Daya-daya graviti dan resipan boleh menyebabkan ketidakstabilan cerun. Terdapat beberapa jenis kegagalan cerun yang lazim berlaku berpunca dari

berat sendiri

daya kilas daya graviti

ketidakstabilan cerun. Apabila kegagalan berlaku pada cerun tanah liat yang homogen, didapati kebanyakan permukaan gelangsar berbentuk seperti arka bulatan iaitu dalam mod gelangsar putaran (Craig, 1974). Beberapa jenis kegagalan dapat ditunjukkan dalam Rajah 2.2 hingga Rajah 2.5. Permukaan gelangsar yang dipengaruhi oleh stratum tanah bersebelahan yang mempunyai kekuatan berbeza mungkin menyebabkan berlaku kegagalan mod translasi dan mod majmuk.

a) Kegagalan atau Gelinciran Putaran

Kegagalan putaran boleh dibahagikan kepada dua iaitu gelinciran bulatan dan gelinciran bukan bulatan. Gelinciran bulatan berlaku pada tanah homogen manakala gelinciran bukan bulatan berlaku pada tanah bukan homogen. Gelinciran putaran umumnya berlaku apabila wujudnya pergerakan pada satah kegagalan yang berbentuk bulatan. Semasa gelinciran putaran berlaku, bahagian atas cerun akan hilang kestabilannya dan keadaan ini menyebabkan tanah di bahagian atas cerun yang mengalami pergerakan pada satah kegagalan dalam bentuk bulatan akan bergerak ke bawah. Keretakan tanah secara bersiri akan mengakibatkan tanah pecah kepada bahagian-bahagian yang lebih kecil dan fenomena ini seterusnya akan menjejaskan kestabilan cerun.

daya graviti

daya kilas

Rajah 2.3 Gelinciran putaran jenis bukan bulatan

b) Kegagalan atau Gelinciran Jenis Peralihan

Gelinciran peralihan atau translasi berlaku apabila strata tanah yang keras terletak berdekatan dengan permukaan cerun. Kegagalan cerun jenis ini biasanya dapat dilihat pada kawasan cerun yang mempunyai tekstur tanah yang kasar dan berpasir. Fenomena ini terjadi apabila proses luluhawa dan kesan cuaca yang menyebabkan kekuatan tanah di permukaan cerun berkurangan. Dalam gelinciran peralihan, permukaan kegagalan adalah berbentuk satah dan selari dengan permukaan cerun.

c) Kegagalan atau Gelinciran Majmuk

Gelinciran majmuk berlaku apabila strata tanah yang keras berada pada jarak yang agak jauh dari permukaan cerun. Gelinciran majmuk terbentuk apabila gelinciran putaran dan gelinciran peralihan terjadi di kawasan yang sama. Kegagalan cerun ini akan mengakibatkan kegagalan dalam bentuk permukaan lengkuk dan bersatah.

daya kilas

daya ufuk daya graviti

Rajah 2.5 Kegagalan majmuk

2.8 MEKANISMA KEGAGALAN CERUN

Terdapat pelbagai mekanisma pergerakan cerun yang berlaku. Namun begitu, kriteria-kriteria utama perlulah dikenalpasti bagi tujuan mengklasifikasikan mekanisma kegagalan cerun. Antara kriteria utamanya adalah mengetahui punca dan bentuk runtuhan pergerakan dalam tanah. Pergerakan tersebut mungkin berbentuk runtuhan (falls), gelinciran (slides) dan aliran (flow).

2.8.1 Runtuhan

Merupakan sejenis kegagalan cerun di mana terdapat suatu pergerakan menjauhi jasad asal terutamanya pada tempat yang tidak bersambungan seperti rekahan dan satah-satah kelemahan. Pergerakan jenis ini biasa berlaku pada cerun yang sangat curam. Kejatuhan merupakan keadaan apabila tanah tertanggal terus dari cerun dan jatuh (Bromhead, 1986). Faktor yang meyumbang kepada fenomena kejatuhan ialah:

a) Tindakan luluhawa yang menghakis cerun dan mengganggu kestabilannya.

b) Tegasan graviti yang mengakibatkan wujudnya permukaan ricih pada cerun.

c) Perubahan suhu yang menyebabkan sambungan pada batuan terbuka dan tertutup dan membenarkan serpihan tanah memasukinya. Apabila ini berlaku ia menghalang sambungan pada batuan itu menutup semula.

2.8.2 Gelinciran

Kegagalan secara gelinciran merupakan salah satu lagi bentuk mekanisma kegagalan cerun. Ia melibatkan pergerakan tanah pada satah kegagalan yang mengalami ricih yang tinggi. Antara punca kegagalan gelinciran ini berlaku adalah kerana terdapatnya keretakan pada permukaan asal. Keretakan ini akan menjadi kedudukan utama di mana kegagalan akan berlaku.

Tanah yang runtuh kemudiannya akan bergerak hingga melebihi kaki cerun dan terkumpul pada kaki cerun. Apabila berlaku kegagalan, gelinciran tanah mengambil tempat di sepanjang suatu permukaan yang agak selari dengan permukaan cerun seperti yang ditunjukkan dalan Rajah 2.7. Kegagalan secara gelinciran lazimnya boleh dibahagikan kepada dua kategori iaitu kegagalan secara arka bulatan dan kegagalan secara gelangsar lurus.

2.8.3 Aliran

Apabila kekuatan ricih tanah menurun akibat peningkatan air liang di dalamnya, jenis kegagalan seperti aliran akan berlaku. Jisim tanah akan mengalir dan menuruni cerun di bawah berat sendiri dalam bentuk cecair. Pergerakan jisim tanah liat melalui mod aliran melibatkan ubahbentuk dalaman yang lebih besar berbanding dengan fenomena gelinciran cerun (Bromhead, 1986). Kejadian aliran akan berlaku dalam tanah yang berjelekit jika kandungan lembapan melebihi had cecair.

Rajah 2.8 Aliran (Sumber : IKRAM, 2001)

2.9 FAKTOR KESELAMATAN DALAM KESTABILAN CERUN

Dalam keadaan keseimbangan had, dapat dinyatakan bahawa cerun akan gagal disebabkan oleh pergerakan tanah pada permukaan tanah lemah. Ketika

kegagalan berlaku, kekuatan ricih tanah telah dipindahkan sepanjang permukaan yang gagal dan setiap bahagian cerun akan berkeadaan statik.

Untuk menganalisis kestabilan cerun, kekuatan ricih yang dikenakan berada dalam keadaan keseimbangan adalah kurang daripada kekuatan ricih yang dicapai dan menurut Bishop, 1955,(Y. Terado et. al. 1999) faktor keselamatan (FOS) dapat dinyatakan sebagai;

FOS = _______Kekuatan ricih tanah yang dicapai_______ (2.2) Kekuatan ricih yang diperlukan untuk kestabilan

FOS =

__τ

ff

__

(2.3)

τ

m

di mana

τ

ff

= c’ + σ’

ff

tan ø’

Di mana bersamaan dengan

sd/ τ

m bagi kes pengukuhan tersalir (CD)

sebagaimana yang ditunjukkan dalam Rajah 2.9. Nilai τm juga dapat ditunjukkan sebagai tindakan kekuatan ricih tanah iaitu;

τ

m

= c’ + σ’

ff

tan ø’

(2.4)

FOS

Merujuk kepada Janbu (1973), jika darjah tindakan adalah sama untuk c’ dan

ø

’, sebagai anggapan biasa, maka faktor keselamatan menjadi (Ladd, 1991)

FOS =

tan ø

’ (2.5)

Faktor keselamatan boleh dinyatakan sebagai faktor di mana kekuatan ricih tanah menjadi kurang dan menyebabkan cerun berada dalam keadaan gagal. Sesuatu cerun dianggap stabil sekiranya FOS lebih dari 1 (Ladd, 1991)

Umumnya FOS adalah merupakan kekuatan rintangan maksimum bagi kekuatan ricih tanah yang dibenarkan. Faktor ini adalah nilai minimum bagi fungsi pasangan iaitu;

FOS = min (F) di mana F = F [y(x), f(x)]

y(x) = kemungkinan fungsi permukaan gelinciran

f(x) = fungsi hubungan daya yang menjadikan masalah dikenalpasti

yang demikian memuaskan bagi keseimbangan global. Contohnya, dalam Janbu (1973), kaedah f(x) = h(x) = lokasi garisan yang bertindak terhadap paduan daya antara hirisan: dalam kaedah Morgenstern dan Price (1965), f(x) = θ = kecondongan daya paduan antara hirisan.

Penyelesaian masalah secara matematik menggunakan kalkulus bagi mendapatkan dua fungsi kritikal (ycr, fcr) dan seterusnya nilai FOS. Penentuan mendapatkan titik menggunakan kalkulus adalah berdasarkan teori titik maksimum dan minimum.

Bilangan gelinciran permukaan perlu diambilkira manakala permukaan yang paling kritikal akan dikenalpasti. Nilai faktor keselamatan terkecil diambil sebagai nilai rujukan faktor keselamatan (FOS) bagi cerun.

τ’n

σ’n

Rajah 2.9a Pengorekan di dalam tanah liat keras

Tegasan ricih Sd = τff = c’ + σff tan

ø

’

ø

’ τ

ø

’m c’ τm σ’n = σ’ff

tegasan normal berkesan

Rajah 2.9b Tegasan dan Kekuatan ricih bagi unsur purata

FOS = S

d

= τ

ff

= tan ø’

τ

m

τ

m

tan ø’

m

Rajah 2.9c Definasi Faktor Keselamatan (Bishop 1955; Janbu 1973)

Rajah 2.9 Analisis Tegasan Berkesan yang biasa ke atas kes Terkukuh Tersalir

BAB III

METODOLOGI KAJIAN

3.1 PENGENALAN

Secara keseluruhannya, metodologi kajian terbahagi kepada empat peringkat kajian seperti ditunjukkan dalam Rajah 3.1 dan diterangkan seperti di bawah.

Peringkat pertama merupakan perbincangan mengenai kajian, mengenalpasti masalah , objektif dan skop kajian dengan penyelia. Seterusnya kajian literatur iaitu mengumpul maklumat mengenai kestabilan cerun, bentuk-bentuk kegagalan yang berlaku serta perkara-perkara yang berkait dengan ketidakstabilan cerun. Maklumat-maklumat diperolehi dari sumber-sumber seperti media cetak dan media elektronik iaitu buku-buku rujukan berkaitan, jurnal, tesis sediada dan melalui internet.

Peringkat kedua menumpu kepada pengumpulan data dan maklumat mengenai kajian kes. Pada peringkat ini proses yang dijalankan adalah proses mendapatkan data dan maklumat dari sumber-sumber yang berkaitan dengan kajian. Maklumat diperolehi dari Jabatan Meteorologi Malaysia , Makmal Hidrologi UTM di mana ianya melibatkan perjumpaan dan perbincangan dengan pegawai yang

-

berkaitan yang banyak membantu dalam memperjelaskan lagi kemasukan data. Selain dari itu, beberapa orang staf dan pensyarah UTM juga banyak memberikan kerjasama berhubung dengan kejadian tanah runtuh ini. Antara maklumat yang dikumpul termasuklah;

a) Lokasi kajian kes b) Punca kejadian berlaku

c) Data hujan bagi tempoh 2 bulan berterusan (November 1999 – Disember 1999)

d) Profil dan sifat tanah

Peringkat ketiga adalah mendapatkan corak resipan yang diperolehi dari analisis menggunakan model SEEP/W . Corak resipan ini adalah hasil analisis yang telah disediakan oleh pelajar terdahulu berdasarkan jumlah hujan harian. Seterusnya analisis kestabilan cerun dijalankan menggunakan model komputer SLOPE /W. Pada peringkat ini data dan maklumat dianalisis bagi menghasilkan satu keputusan kajian yang mencapai matlamat objektif kajian ini. Bagi kajian ini penggunaan perisian SLOPE/ W digunakan untuk menganalisis data berdasarkan corak resipan bagi keadaan hujan berterusan selama 2 bulan tempoh analisis iaitu sepanjang bulan November hingga Disember 1999 dan analisis kestabilan cerun bagi keadaan hujan

antecedent. Penggunaan SLOPE/ W seterusnya juga akan dapat menentukan nilai

faktor keselamatan terendah sepanjang tempoh dua bulan berlakunya hujan serta kedudukan di mana berlakunya permukaan gelinciran kritikal.

Peringkat keempat merupakan bahagian terakhir dalam kajian di mana kesimpulan dibuat berdasarkan keputusan serta analisis kajian dan seterusnya beberapa perkara dicadangkan berdasarkan keputusan yang diperolehi.

PERINGKAT 1

-Perbincangan cadangan tajuk kajian -Mengenalpasti masalah kajian

-Mengenalpasti objektif dan skop kajian

-Mendapatkan maklumat kajian literatur

PERINGKAT 2 Pengumpulan data

-diperolehi dari sumber- sumber yang jelas seperti laporan terdahulu, jurnal , kertas seminar dan lain-lain.

PERINGKAT 3 Analisis Data

(a) Import corak resipan (analisis disediakan menggunakan model SEEP/W oleh pelajar lain)

(b) Analisis kestabilan cerun menggunakan model simulasi

SLOPE/W – analisis bagi 61 langkah data hujan berterusan

- analisis bagi hujan antecedent

PERINGKAT 4

Keputusan dan Perbincangan

3.2 MAKLUMAT TAPAK

Analisis dijalankan ke atas cerun yang terletak kira-kira 6m daripada Bangunan Tambahan Fakulti Kejuruteraan Mekanikal, Universiti Teknologi Malaysia . Pembinaan Bangunan Tambahan fakulti tersebut yang bermula pada Oktober 1999 telah memberi kesan ke atas kestabilan cerun dan menyebabkan berlaku kejadian tanah runtuh pada pertengahan bulan Disember 1999.

Berdasarkan laporan yang diperolehi menunjukkan kegagalan cerun yang berlaku menyebabkan runtuhan di tepi kawasan letak kereta dan mengakibatkan kegagalan dinding cerucuk keping di mana sebahagian dari parit berhampiran dengan cerun tersebut pecah dan seterusnya mengakibatkan hakisan serta runtuhan yang berlarutan pada cerun tersebut.

Kajian tapak yang telah dijalankan oleh pakar-pakar geologi dan jurutera awam sebelum ini menunjukkan bahawa punca-punca kegagalan adalah disebabkan oleh pengaruh beban tangki air yang baru dibina di puncak cerun tersebut di mana ianya menyumbang kepada kejadian enapan di sekitar permukaan cerun dengan kewujudan retak tegangan berdekatan asas tangki air tersebut. Selain dari itu ketidakstabilan cerun juga didapati bertambah dengan pertambahan kandungan lembapan atau tekanan air liang akibat penyusupan air hujan (Azman Kassim & Fauziah Kasim, 2003). Laporan yang dibuat oleh sebuah syarikat pembinaan yang menyiasat kejadian ini pula menunjukkan kegagalan cerun adalah disebabkan oleh pertambahan aras airbumi di dalam lapisan tanah lemah di bahagian atas yang disebabkan oleh kejadian hujan lebat beberapa hari sebelumnya, serta kerja-kerja pemotongan cerun yang mengurangkan kestabilan cerun ( KYS Construction Sdn. Bhd., 2001).

3.2.1 Masalah di Tapak

Ketinggian cerun adalah pada aras 90 m tinggi dengan kaki cerun adalah menuju ke sungai pada jarak 500 m. Simulasi yang dibuat sebelum ini menunjukkan pergerakan jisim tanah secara global bermula dari kedudukan tangki air di puncak cerun menghala ke dinding cerucuk keping di kaki cerun menghasilkan paduan daya ricih dan tegasan melintang yang bergerak pada keupayaan 8 kali ganda daripada kekuatn sebenar cerucuk keping. Paduan daya ini juga didapati berkaitan dengan kejadian lambung yang menolak ke atas tanah di kaki cerun dan di bawah permukaan jalan berdekatan dengan bangunan-bangunan makmal baru (Azman Kassim & Fauziah Kasim, 2003).

Rekod hujan di tapak kawasan runtuhan menunjukkan berlaku hujan yang lebat pada 5 dan 11 Disember 1999 (Jabatan Meteorologi Malaysia). Ini mungkin menyebabkan kepantasan peningkatan kadaralir pada sungai di kaki cerun akibat dari hujan tersebut dan sedikit pengembangan cerun hulu (upstream) yang menyebabkan air pada pangkal di saluran masuk pembetung mencapai paras maksimum dan bertahan pada masa lebih dari 48 jam . Ini menjadikan air dari sungai masuk kembali ke dalam tanah dan menjadikan tanah tepu pada kaki cerun serta menyebabkannya kurang mampat. Tanah yang longgar pada kaki cerun menjadi menggelembung.

Apabila hujan berhenti, paras pada saluran masuk di puncak tembok dengan lajunya akan merendah pada dasar aliran. Ini menyebabkan berlakunya pengurangan kekuatan ricih tanah di kaki cerun dan menyebabkan kaki cerun mengalami ketidakstabilan dan seterusnya mengakibatkan keseluruhan cerun turun menggelangsar. Rajah 3.2 menunjukkan lokasi kejadian manakala Rajah 3.3 dan Rajah 3.4 menunjukkan pandangan di kawasan kejadian Keadaan di kawasan tersebut bertambah buruk dan bangunan yang berdekatan dengan kawasan kejadian telah dikosongkan demi keselamatan penggunanya.

CS1 CS2 CS3 CS4

KEY PLAN

Bangunan Tambahan Fakulti Kejuruteraan Mekanikal Kawasan tangki air Kawasan tanah runtuh Kawasan lapang Tembok penahan cerucuk keping

Rajah 3.3 Tempat letak kereta di Bangunan Tambahan FKM (gambar diambil

pada Mac 2003 : Sumber Ling, 2003)

Rajah 3.4 Tempat letak kereta di Bangunan Tambahan FKM (gambar diambil

3.2.2 Profil dan Sifat Tanah

Untuk analisis yang dijalankan, profil tanah mengambilkira 3 lapisan tanah iaitu la

Jadual 3.1 Ciri-ciri tanah untuk analisis simulasi

Lapisan Jenis

Tanah

γwe 3)

Kejelekitan

pisan pertama terdiri dari lapisan ‘sandy silt’, lapisan kedua adalah lapisan ‘ clayey silt’ manakala lapisan bawah adalah ‘. Ciri-ciri tanah yang sebenar tidak dapat digunakan kerana tidak ada maklumat berkaitan samada melalui ujian atau rekod sediada. Analisis kestabilan cerun dibuat berdasarkan analisis global dengan mengambikira beberapa anggapan yang sesuai digunakan dalam simulasi komputer dan seterusnya analisis ke belakang dibuat bagi menentukan nilai-nilai parameter semasa berlaku kegagalan. Rajah 3.5 menunjukkan profil keratan cerun yang diimport dari analisis SEEP/W. Jadual 3.1 menunjukkan ciri-ciri tanah yang digunakan dalam simulasi komputer SLOPE/W.

Berat Unit Sudut rintangan Basah t (kN/m C’ (kPa) dalam

ø’

Tanah 1 Sandy Silt 18 30 10o 2 Clayey Silt 18 40 10o 3 Bedrock - - - 1 2 3 1 23 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14₁₅ 16 17 18 1 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 3 34 35 36 37 38 39 40 41 42 ₄₃ 44 45 46 47 4 Jarak (m) 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 120 140 160 180 200 220 240 260 280 300 320 340 360 380 400 420 440 460 480 500 K e ti n ggi an ( m ) 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100

Rajah 3.5 Keratan cerun

Sandy silt Clayey silt Bedrock

3.2.3 Data Hujan

Data hujan yang diambil adalah jumlah hujan harian yang turun di Stesyen

Jadual 3.2 Rekod hujan harian sepanjang November – Disember 1999

Senai bagi tempoh 2 bulan analisis dijalankan. Data ini diperolehi dari Ibu Pejabat Jabatan Meteorologi Malaysia , Kuala Lumpur. Analisis yang dijalankan berdasarkan anggapan bahawa jumlah hujan harian yang berlaku di Stesyen Senai adalah sama dengan jumlah hujan harian yang turun di Stesyen UTM, Skudai. Ini adalah kerana tiada rekod data hujan di Stesyen Skudai . Jadual 3.2 menunjukkan data hujan sepanjang tempoh analisis.

(Jabatan Meteorologi Malaysia)

JABATAN METEOROLOGI MALAYSIA Rekod Jumlah Hujan Harian

Stesyen : Senai Lat. : 1° 38'N Long. : 103° 40'E Aras di atas M.S.L. : 37.8 m. Hujan ( 08-08 MST )

Stesyen Tahun Bulan Hari ( mm )

1 48679 1999 11 1 5.5 2 48679 1999 11 2 0.0 3 48679 1999 11 3 1.8 4 48679 1999 11 4 0.0 5 48679 1999 11 5 0.0 6 48679 1999 11 6 0.0 7 48679 1999 11 7 0.0 8 48679 1999 11 8 0.0 9 48679 1999 11 9 0.0 10 48679 1999 11 10 9.9 11 48679 1999 11 11 2.5 12 48679 1999 11 12 12.3 13 48679 1999 11 13 0.0 14 48679 1999 11 14 0.1 15 48679 1999 11 15 12.0

JABATAN METEOROLOGI MALAYSIA Rekod Jumlah H jan Harianu

Stesyen : Senai Lat. : 1° 38'N Long. : 103° 40'E Aras di atas M.S.L. : 37.8 m. Hujan ( 08-08 MST )

Stesyen Tahun Bulan Hari ( mm )

16 48679 1999 11 16 5.3 17 48679 1999 11 17 0.0 18 48679 1999 11 18 2.8 19 48679 1999 11 19 2.2 20 48679 1999 11 20 0.0 21 48679 1999 11 21 5.1 22 48679 1999 11 22 7.4 23 48679 1999 11 23 6.1 24 48679 1999 11 24 1.3 25 48679 1999 11 25 17.3 26 48679 1999 11 26 0.0 27 48679 1999 11 27 0.0 28 48679 1999 11 28 0.0 29 48679 1999 11 29 2.5 30 48679 1999 11 30 0.9 31 48679 1999 12 1 13.0 32 48679 1999 12 2 0.5 33 48679 1999 12 3 20.1 34 48679 1999 12 4 0.0 35 48679 1999 12 5 46.0 36 48679 1999 12 6 0.4 37 48679 1999 12 7 0.0 38 48679 1999 12 8 0.0 39 48679 1999 12 9 3.8 40 48679 1999 12 10 0.2 41 48679 1999 12 11 40.4 42 48679 1999 12 12 0.1 43 48679 1999 12 13 0.3 44 48679 1999 12 14 11.9 45 48679 1999 12 15 0.0 46 48679 1999 12 16 0.0 47 48679 1999 12 17 19.3 48 48679 1999 12 18 4.8 49 48679 1999 12 19 3.5 50 48679 1999 12 20 5.8 51 48679 1999 12 21 3.7

JABATAN METEOROLOGI MALAYSIA Rekod Jumlah Hujan arian H

Stesyen : Senai Lat. : 1° 38'N Long. : 103° 40'E Aras di atas M.S.L. : 37.8 m. Hujan ( 08-08 MST )

Stesyen Tahun Bulan Hari ( mm )

52 48679 1999 12 22 0.5 53 48679 1999 12 23 0.0 54 48679 1999 12 24 0.8 55 48679 1999 12 25 0.0 56 48679 1999 12 26 0.0 57 48679 1999 12 27 0.0 58 48679 1999 12 28 0.1 59 48679 1999 12 29 0.0 60 48679 1999 12 30 0.4 61 48679 1999 12 31 7.0 3.3 MODEL KOMPUTER

SLOPE / W menggunakan konsep teori keseimbangan had daya dan momen untuk

) Kaedah Morgenstein – Price

ry

mengira faktor keselamatan cerun. Keseimbangan had dalam SLOPE/ W berdasarkan beberapa kaedah iaitu;

a

b) Kaedah Bishop

c) Kaedah Janbu

Bagi analisis tekanan efektif, kekuatan ricih didefinasikan sebagai ;

τ = c’ + (σ

n

- u) tan ø’

(3.1)

Di mana; τ = kekuatan ricih tanah c = kejelekitan efektif

ø’ = sudut geseran dalaman efektif σn = jumlah tekanan normal u = tekanan air liang

Bagi analisis jumlah tekanan, parameter kekuatan didefinasikan dalam bentuk jumlah tekanan dan tekanan air liang tidak diperlukan. Analisis kestabilan melibatkan permukaan gelinciran melintasi jisim tanah dan dibahagikan pada hirisan menegak. Permukaan gelinciran mungkin dalam bentuk bulatan, komposit (gabungan bahagian bulatan dan lurus) atau mengandungi apa-apa jenis bentuk yang didefinasikan sebagai siri garis lurus.

Rumus keseimbangan had adalah berdasarkan beberapa anggapan iaitu; i. Tanah akan bertindak sebagai bahan Mohr – Coulomb

ii. Faktor keselamatan bagi komponen kekuatan jelekit dan komponen kekuatan geseran adalah sama untuk semua jenis tanah yang terlibat iii. Faktor keselamatan adalah sama bagi semua hirisan

3.4 ANALISIS KESTABILAN CERUN

Secara praktikalnya, kaedah keseimbangan had digunakan untuk menganalisis kestabilan cerun. Adalah dianggapkan bahawa kegagalan pada titik berlaku di sepanjang permukaan kegagalan yang dianggapkan atau diketahui. Kekuatan ricih yang diperlukan untuk menetapkan keadaan keseimbangan had adalah dibandingkan dengan kekuatan ricih tanah yang ada, yang memberikan purata faktor keselamatan di sepanjang permukaan kegagalan. Masalah dipertimbangkan di dalam dua dimensi dengan menganggapkan berlakunya terikan satah. Telah dibuktikan bahawa analisis dua dimensi memberikan keputusan yang konservatif untuk kegagalan di atas permukaan tiga dimensi (berbentuk pinggan).

Analisis kestabilan cerun menggunakan kaedah sediada iaitu analisis oleh Bishop, 1955 dan Janbu, 1957 berdasarkan kaedah keseimbangan had adalah menggunakan anggapan tidak langsung dalam analisis kestabilan cerun . Kaedah keseimbangan had tegasan – terikan yang menganggap tanah bersifat mulur iaitu tanah tidak mengalami lengkung rapuh tegasan – terikan , di mana rintangan ricih jatuh selepas mencapai puncak. Keputusan had dari keadaan sebenar menunjukkan kaedah ini tidak menyediakan maklumat merujuk kepada terikan antara cerun atau apa-apa yang menunjukkan bagaimana ianya berbeza sepanjang permukaan gelincir (Duncan, 1996). Oleh itu analisis hanya berdasarkan kepada daya dan momen yang bertindak pada hirisan tanpa mengambilkira perubahan bentuk yang terbentuk pada hirisan. Dengan demikian, adalah tidak munasabah untuk mendapatkan keputusan yang boleh dipercayai dari analisis ini jika hanya berdasarkan kaedah hirisan (Terado dll., 1999).

3.4.1 Kaedah Hirisan

Di dalam kaedah ini, permukaan kegagalan juga dianggapkan berbentuk lengkuk bulat dengan pusat O dan jejari r. Jisim tanah (ABCD) di atas permukaan kegagalan cubaan (AC) adalah dibahagikan dengan satah-satah tegak kepada sesiri hirisan yang lebarnya b, seperti yang ditunjukkan dalam Rajah 3.6. Dasar setiap hirisan dianggapkan sebagai garis lurus. Untuk mana-mana hirisan, kecondongan dasar kepada ufuk adalah α dan ketinggian yang diukur pada garis tengah adalah h. Faktor keselamatan ditakrifkan sebagai nisbah kekuatan ricih yang ada (τf) kepada kekuatan ricih (τm) yang harus digerakkan untuk menetapkan keadaan keseimbangan had iaitu;

FOS = τ

f (3.2)

τ

m

Faktor keselamatan dianggap sama untuk setiap hirisan yang menunjukkan adanya sokong menyokong di antara hirisan dan berlakunya tindakan daya-daya di antara hirisan-hirisan. Daya-daya (seunit dimensi yang normal kepada keratan) yang bertindak di atas hirisan adalah;

i. Jumlah berat hirisan, W = γbh (γtepu, di mana sesuai)

ii. Jumlah daya normal di atas dasar, N bersamaan dengan σl). Secara amnya daya ini mempunyai dua komponen iaitu daya normal berkesan N’ (bersamaan dengan σ’l) dan daya air sempadan U (bersamaan dengan ul), dengan u sebagai tekanan air liang di tengah-tengah dasar dan l ialah panjang dasar.

iii. Daya ricih di atas dasar, T = τml.

iv. Jumlah daya-daya normal di sisi-sisi, E1 dan E2 v. Daya-daya ricih di sisi-sisi, X1 dan X2.

Rajah 3.6 Kaedah Hirisan

3.4.2 Kaedah Fellenius

Di dalam kaedah ini, adalah dianggapkan bahawa untuk setiap hirisan, paduan daya-daya antara hirisan adalah sifar. Penyelesaian membabitkan penghuraian daya-daya di atas setiap hirisan normal kepada dasar iaitu;

N’ = W kos α - ul

Oleh itu faktor keselamatan di dalam sebutan tegasan berkesan diberikan oleh;

FOS = c ’La + tan ø’Σ (W kos α - ul)

(3.3)