Kestabilan lereng
Metode Analisis kestabilan lereng
Metode yang umum dilakukan adalah dari analisis stabilitas lereng didasarkan atas
dari batas keseimbanganFaktor aman stabilitas lereng diistimasikan dengan
menguji kondisi keseimbangan pada saat
terhitung keruntuhan mulai terjadi
Metode ke dua tentang analisis lereng yang didasarkan atas teori elastisitas atau
plastisitas untuk menentukan tegangan
geser pada tempat kritis untuk dibandingka
dengan kuat geser.
Kekuatan Masa Batuan
Untuk analisa kestabilan lereng perlu diketahui sifat fisik dan sifat mekanik batuan. Sifat
fisiknya diperlukan data : bobot isi batuan (γ), sedangkan sifat mekaniknya adalah kuat geser batuan yang dinyatakan dalam parameter
kohesi (c) dan sudut geser dalam (θ).
2 macam gaya
Secara prinsip pada suatu lereng sebenarnya terjadi 2 macam gaya yaitu gaya penahan (R) dan gaya penggerak (W sin ψ ).
Gaya penahan yaitu gaya yang menahan massa dari penggerak agar tidak terjadi longsoran,
sedangkan gaya penggerak adalah gaya yang
menyebabkan massa bergerak sehingga terjadi
kelongsoran.
Lereng akan longsor jika gaya gaya penggeraknya lebih besar dari gaya penahan atau W sin ψ > R
Rψ
Wsinψ
Gaya yang bekerja pada suatu blok di atas bidang miring Wcos ψ W
Bobot isi batuan(γ)
Akan menetukan besarnya beban yang diterima pada permukaan bidang longsor dinyatakan dalam berat per volume dengan rumus :
γn = Wn/(Ww – Ws)
γn = Bobot isi batuan Wn = Berat conto asli
Ws = Berat conto jenuh Ww = Berat conto Jenuh
Kohesi (c),
Adalah gaya tarik menarik antar partikel
dalam batuan dinyatakan dalam satuan berat
per satuan luas. Nilai kohesi (c) diperoleh
dari pengujian kuat geser langsung.
Sudut geser dalam (θ),
sudut yang dibentuk dari hubungan antara tegasan normal dengan tegangan geser di dalam material tanah atau batuan.
τr σn
θ
τr
c
σn
Faktor keamanan
= c + σ tan θ
Faktor Keamanan(FK) lereng terhadap longsoran
tergantung pada ratio antara kekuatan geser tanah ( ) dan tegangan geser yang bekerja (m).
Jadi F.K = /m ... apabila > 1 stabil & < 1 longsor
Fs(faktor keamanan) =
gerak an
meningkatk y ang
gay a
gerak menghambat
y ang gay a
rotational slip
Fs = rT/XW
R = jari-jari logsoran T = gayageser
X = jarak ttk berat massa ke garis vertikal dan tk pusat longsoran W = berat massa
Cara analisis kemantapan lereng
No Analisis Cara Bidang
longsoran *)
Tanah
**)
Batu
**)
Keterbatasan
I Berdasarkan pengamatan visual
Menbandingkan kestabilan lereng yang ada
L,P,B 0 0 1.Kurang teliti;
2.Tergantung pengalaman seseorang;
3.Disarankan untuk dipakai bila tidak ada resiko
II Menggunakan Komputasi
Fellennius Bishop Jambu
L L,P,B L,P,B
0 0 0
- 0 0
Fellenius kurang teliti, hanya dapat menghitung faktor keamanan tetapi tidak dapat menghitung defirmasi
III Menggunakan Grafik
Cousins Jambu Duncan Hock& Bray
L L P P,B
0 0 0 -
- 0 0 0
1.Material homogen
2.Umumnya struktur sederhana
Keterangan : *) L = Lingkaran **) 0 = digunakan
P = Planar - = tidak digunakan B = Baji
Pengaruh struktur geologi terhadap kestabilan lereng
(a) Kemiringan Struktur geologi (b) Kemiringan Struktur geologi searah lereng berlawanan lereng
(c) Struktur geologi tidak (d) Tanah, pasir atau material beraturan dengan spasi yang rapat lepas lainnya
Nilai faktor keamanan lereng pada berbagai kondisi
No Ketentuan Minimum
1 Faktor keamanan lereng umum 1,2 – 1,3
2 Analisis balik longsoran besar 1,1
3 Kondisi geologi yang komplek, lapisan tanah/batuan yang lunak, adanya air tanah
1,3
4 Kondisi lereng sederhana 1,2
5 Pekerjaan sipil 1,5
Faktor keamanan minimum kemantapan lereng (DPU, 1994)
Resiko*) Kondisi Bahan Parameter kuat geser **)
Maksimum Sisa
Teliti Kurang
Teliti
Teliti Kurang Teliti
Tinggi Dengan gempa 1,5 1,75 1,35 1,5
Tanpa gempa 1,8 2 1,6 1,8
Menengah Dengan gempa 1,3 1,6 1,2 1,4
Tanpa gempa 1,5 1,8 1,35 1,5
Rendah Dengan gempa 1,1 1,25 1 1,1
Tanpa gempa 1,25 1,4 1,1 1,2
Resiko tinggi
apabila konsekuensi terhadap manusia cukup besar, bangunan sangat mahal dan atau sangat penting; Resiko menengah apabila
konsekuensi terhadap manusia sedikit,
bangunan tidak begitu mahal dan atau tidak begitu penting; Resiko rendah apabila tidak ada konsekuensi terhadap manusia dan
bangunan .
Kuat geser maksimum
**) Kuat geser maksimum adalah harga puncak dan dipakai bila massa tanah atau batuan yang potencial longsor tidak mempunyai bidang
discontinuitas dan belum pernah mengalami gerakan; Kuat geser sisa digunakan bila massa tanah / batuan yang potencial longsor
mempunyai bidang discontinuitas dan atau
pernah bergerak (walaupun tidak mempunyai
bidan discontinuitas)
Penggunaan /aktivitas dan sudut lereng yang optimum
PENGGUNAAN/ % SUDUT LERENG
AKTIVITAS 0-3 3-5 5-10 10-15 15-30 30-70 >70
Rrekreasi umum + + + + + + +
Bangunan terhitung + + + + + + +
Jalan urban/Kota + + +
Sistem septik + +
Perkotaan + + + +
Perumahan konvensional + + + +
Pusat perdagangan + +
Jalan raya + +
Lapangan terbang +
Jalan kereta api +
Jalan lain + + + + + 45%
Mencegah Runtuhnya Sebuah Lereng
A. Memperkecil Gaya Penggerak/Momen Penggerak.
Gaya penggerak dapat diperkecil hanya dengan merubah bentuk lereng yaitu
membuat lereng lebih landai, memperkecil ketinggian lereng,, meniadakan beban yang memberati bagian puncak, drainase pipa,
pemotongan dinding., menurunkan permukaan
air tanah melalui drainasi atau pemompaan.
B. Memperbesar Gaya Penahan /Momen Penahan
Untuk memperbesar daya penahan dapat dilakukan dengan menerapkan beberapa metode perkuatan tanah diantaranya,
menempatkan berat tambahan pada kaki
lereng, tembok penahan / dinding penahan
tanah.
Jejala kawat
Pengikat beton
Kekar
Angker
Tumpuan beton
Baut beton
kekar
Lubang injeksi semen
Sumur pompa
Pengeringan
Saluran
Pembobotan parameter pengaruh tanah longsor
N N o
Faktor Pengaruh
Parameter Pengaruh Bobot Skor mak
Skor Min
1 Bentuk lahan Proses 50 10
2 Lereng Kemiringan lereng 50 10
3 Geologi Tingkat pelapukan batuan 5 1
Struktur perlapisan batuan 5 1
Struktur geologi sesar* 50 10
4 Tanah Ketebalan solum tanah 5 1
Tektur tanah 5 1
Drainase 5 1
Stabilitas 5 1
5 Lahan Penggunaan lahan 5 1
Kerapatan vegetasi 5 1
Jumlah 190 38
*Sukartono 2004 modifikasi PSBA UGM, 2001
Klas kerawanan tanah longsor
No Interval Total Skor Kriteria Kerawanan Klas
1 28 – 65 Rendah 1
2 66 – 102 Sedang 2
3 103 - 140 Tinggi 3
Sumber : Analisis PSBA UGM 2001
Indeks kerawanan tanah longsor
No Tingkat
Kerawanan
Indeks
Kerawanan
Penjelasan
1 Rendah 0 Daerah aman ancaman
korban jiwa tidak ada
2 Sedang 0.5 Daerah kurang aman, potensi
terhadap ancaman korban jiwa
3 Tinggi 1 Daerah tidak aman, ancaman
korban jiwa tinggi
Sumber : Analisis PSBA UGM 2001
Kriteria tingkat resiko akibat tanah longsor
No Jumlah jiwa yang terancam Tingkat Resiko
1 Tanpa Rendah
2 1 – 10 Sedang
3 > 10 Tinggi
Aplikasi perhitungan
RMR & SMR
Kemantapan lereng tambang terbuka
Beberapa parameter :
Kondisi struktur geologi
Sifat2 fisik & mekanik mataerial
Tekanan air tanah
Geometri lereng
Kondisi struktur geologi adalah Parameter yang paling
diperhitungkan
Klasifikasi massa batuan yg t.d. bidang lemah/kekar dan derajat pelapukan masa batuan.
Sudut kemantapan lereng
Deskripsi kekar untuk melihat potensi kelongsoran
Arah penggalian terhadap kemantapan lereng
Rock mass rating (RMR)
RMR disebut pula Geomechanics Classification oleh Bieniawski (1973):
RMR t.d. 6 parameter : 1. UCS,
2. RQD,
3. Jarak kekar(Discontinuity), 4. Kondisi kekar,
5. Kondisi air tanah dan
6. Orientasi kekar.
5 kelompok bobot total RMR
Bobot yg tinggi menunjukkan kualitas massa batuan yang lebih baik. Karena isi kekar bisa terisi oleh kuarsa, lempung, karbonat, kaolin, klorit, dan kekerasannya juga berbeda, maka evaluasi kondisi kekar harus mengikuti
standard.
Penentuan bobot RMR memerlukan sifat-sifat
kekar pada massa batuan pembentuk lereng
Dasar Kelongsoran lereng akibat kekar dengan model longsoran
1.
Longsoran busur(Tripical longsoran tanah):
adalah longsoran terjadi pada tanah(over burden, waste dan batuan lapuk). Terjadi dengan sistem kekar yang rapat dan tidak mempunyai struktur.
2.
Longsoran bidang : Kemiringan kekar rata- rata searah dsengan kemiringan lereng,
fenomena ini tidak berlaku untuk massa
batuan skistos,
3. Longsoran Baji: garis perpotongan 2 bidang kekar mempunyai kemiringan ke arah
kemiringan lereng.
4. Longsoran Toppling: massa batuan terdiri dari bidang diskontiniu yang hampir tegak dan bila terjadi pada massa batuan kuat , rekahan tarik akan melendut terus dan miring kearah
kemiringan lereng
Longsoran secara umum
Secara umum longsoran lereng mempunyai
bentuk dan kinematik yang berbeda tergantung dari karakteristik massa material
pembentuknya.
Material tanah biasanya didasarkan atas sifat
kuat tekannya(< 1 Mpa) dan kalau > 1 Mpa
disebut batuan.
Lereng yg t.d. batuan akan tidak setabil bila didalamnya terdapat bidang-bidang lemah yg memiliki orientasi positif terhadap muka
lereng.
Orientasi dip, dan jarak antar bidang lemah
mempengarui bentuk longsoran lereng batuan.
Unconfined Compressive Strength Test
Contoh berbentuk silinder, balok atau prisma ditekan dari satu arah(uniaxial).
Secara teoritis tegangan pada contoh searah dengan gaya, tetapi kenyataannya arah
tegangan tidak searah dengan gaya yang
dikenakan contoh, karena ada pengaruh dari plat penekan yang menghimpit contoh,
sehingga pecahan tidak berbentuk cone.
Nilai UCS
Nilai UCS didapat dari gaya tekan ketika sample batuan tersebut pecah dibagi luas penampang sample dengan rumus :
qv = P/A
qv = kuat tekan (UCS) P = gaya tekan
A = Luas penampang
TABEL KLASIFIKASI TEKNIS BATUAN UTUH(ucs) DEERE
PEMERIAN KEKUATAN
UCS (MPa) BATUAN
Sangat lemah 1 – 25 Kalk. Batugaram
Lemah 25 – 50 Batubara, siltstone, sekis
Sedang 50 – 100 Batupasir, Slate, Shale
Kuat 100 – 200 Marmer, granit, guenis
Sangat Kuat > 200 Kwarsa, dolerit, gabro, basalt
POINT LOAD TEST
Pengujian ini dilakukan secara tidak langsung dilapangan untuk mengetahui kekuatan strenth.
Dengan bentuk silinder(50 mm) atau tidak beraturan, tidak besar sehingga dengan cepat diketahui di lanpangan.
Nilai Point load test didapat dari hasil pembagian kuat tekan dengan nilai D2
Is =P/D2 Is = Point load index, P=Gaya tekan
D = diameter sample indeks RQD
RQD = PANJANG INTI BOR >0.10M/PANJANG TOTAL BOR(M) X 100 %
RQD (%) KUALITAS BATUAN
< 25 SANGAT JELEK 25 – 50 JELEK
50 – 75 SEDANG 75 - 90 BAIK
KEKAR
Identifikasi kondisi diskontinyu ini sangat komplek, oleh karena itu pengamatan dilakukan secara terpisah dan meliputi :
Pemisah (sparation) dan kandungan bahan pengisi
Kekerasan (roughness,
Pelapukan (Weathered)
Kemenerusan (countinuity of joint)
Klasifikasi untuk spasi kekar
Pemerian Spasi Kekar Keterangan
Sangat lebar > 3 m Padat
Lebar 1 – 3m Masif
Cukup dekat 0.3 – 1m Bloky/seamy
Dekat 50 – 300mm Terpecah
Sangat dekat < 50mm Hancur dan tersebar
Kondisi Air Tanah
Air dapat mengakibatkan kondisi massa pembentuk lereng menjadi tidak mantap disebabkan oleh: air
1.menaikan beban massa pembentuk lereng
2. yg berada diantara bidang lemah akan
membentuk lapisan film dan berpeluang sebagai bidang celincir
3. yg mengalir akan melarutkan zat sementasi
4. dpt memperbesar pori2 dan ikatan antar butir
lemah.
Beberapa hal yg perlu diperhatikan
Variasi tinggi muka air tanah
Pola aliran air tanah
Permeabilitas batuan
Unsur kimia terlarut dalam air tanah
Orientasi Kekar
Slope Massa Rating (SMR)
Dalam menyertakan bobot pengatur orientasi kekar Romana(1980), memodifikasi RMR yang dikenal dengan SMR. Dengan rumus
SMR = RMR –(F1xF2xF3)+F4
Dimana:
F1= tergantung pada pararelisme antara kekar dan kemiringan muka lereng (Strike)
F2= berhub. Dip kekar pada longsoran bidang
F3= menunjukkan hub.antara kemiringan jenjang dg dip kekar
F4= berhub. Dg. Metode penggalian lereng
CONTOH HASIL PERHITUNGAN RMR DAN SMR
TITIK BOR
RM R
SMR DES.BATU AN
KESTABILA N
TIPE LONGSOR
BGT.01 59 51.9 SEDANG MANTAP Dikontrol oleh kekar BGT.02 59 51.9 SEDANG MANTAP Dikontrol oleh kekar BGT.03 57 49 SEDANG MANTAP Dikontrol oleh kekar BGT.04 46 38.9 TIDAK
BAIK
TDK
MANTAP
Dikontrol oleh kekar BGT.05 60 52 SEDANG MANTAP Dikontrol oleh kekar
