Pengaruh Curah Hujan Terhadap Stabilitas Lereng Pada Timbunan Jalan Tol Di Jawa Barat.

(1)

PENGARUH CURAH HUJAN TERHADAP STABILITAS

LERENG PADA TIMBUNAN JALAN TOL

DI JAWA BARAT

Nama:Endang Saputra NRP : 02 21 072

Pembimbing :Theo F.Najoan,Ir.,M.Eng

FAKULTAS TEKNIK JURUSAN TEKNIK SIPIL UNIVERSITAS KRISTEN MARANATHA

BANDUNG

ABSTRAK

Masalah longsor sering menjadi masalah bagi orang yang bertempat tinggal dekat dengan lereng, terutama pada musim hujan. Pada kondisi hujan yang berkepanjangan atau terus menerus dan dalam waktu yang cukup lama, maka kemungkinan longsor pada lereng bisa terjadi. Lereng Batu Datar yang berada di daerah sekitar Purwakarta, merupakan salah satu lereng yang akan di analisis baik dari analisis rembesannya maupun analisis stabilitasnya.

Pada penulisan Tugas Akhir ini lereng Batu Datar di analisis dengan menggunakan dua program, yaitu program SEEP/W untuk menganalisis rembesan dan program SLOPE/W untuk menganalisis stabilitas. Hasil keluaran dari SEEP/W berupa tekanan air pori dan rembesannya dan hasil keluaran dari SLOPE/W berupa bidang longsor yang menghasilkan faktor keamanannya.

Dari hasil analisis rembesan,bahwa curah hujan berpengaruh terhadap rembesan, tanpa ada hujan rembesan yang terjadi = 1.07e-22 m3/det, curah hujan 4 jam an periode ulang 10 tahun rembesan yang terjadi = 2.42e-15 m3/det s/d 9.89e-15 m3/det maupun curah hujan 100mm/jam, 200mm/jam, 300mm/jam dan 400mm/jam rembesan yang terjadi = 9.69e-15 m3/det s/d 3.87e-14 m3/det. Tekanan air pori negatif (matrik suction) diatas muka air tanah berkisar antara -10 kN/m2 sampai -30 kN/m2, untuk semua curah hujan yang di variasikan, sehingga peningkatan kuat geser relatif kecil.

(2)

DAFTAR ISI

SURAT KETERANGAN TUGAS AKHIR...i

SURAT KETERANGAN SELESAI TUGAS AKHIR...ii

ABSTRAK...iii

PRAKATA...iv

DAFTAR ISI...vi

DAFTAR NOTASI DAN SINGKATAN...ix

DAFTAR GAMBAR ...xi

DAFTAR TABEL...xvi

DAFTAR LAMPIRAN...xvii

BAB 1 PENDAHULUAN 1.1 Latar belakang masalah……….1

1.2 Maksud dan tujuan studi………...3

1.3 Pembatasan masalah………..4

1.4 Sistematika pembahasan………4

BAB 2 TINJAUAN PUSTAKA 2.1 Tinjauan Lereng……….5

2.1.1 Lereng Alam………..7

(3)

2.1.3 Metode Stabilitas Lereng………...9

2.1.4 Penyebab Gerakan Tanah………12

2.1.5 Karakteristik Tanah……….14

2.1.6 Macam Perbaikan Untuk Kegagalan Lereng………...17

2.1.7 Grouting………...20

2.2 Tinjauan Hidrologi………...21

2.2.1 Curah Hujan……….23

2.2.2 Infiltrasi………23

2.2.3 Evaporasi dan Evapotranspirasi………...24

2.2.4 Limpasan Permukaan (Surface Runoff)………..24

2.3 Inklinometer……….27

2.4 Pisometer (Pneumatic Piezometer)……...………...43

BAB 3 METODE PENGGUNAAN PROGRAM 3.1 Umum………..48

3.2 Program SEEP/W………....49

3.2.1 Metode Analisis………...50

3.2.2 Data Yang di Butuhkan Untuk Analisa SEEP/W…....51

3.2.3 Pemasukan Data Pada Program SEEP/W………62

3.2.4 Hasil Keluaran Pada Program SEEP/W………..73

3.3 Program SLOPE/W……….75

3.3.1 Metode Analisis………...75

3.3.2 Data Yang Di Butuhkan Untuk Analisa SLOPE/W…75 3.3.3 Pemasukan Data Pada Program SLOPE/W………….77

(4)

BAB 4 STUDI KASUS

4.1 Deskripsi Lereng Batu Datar KM 91 + 550……….84

4.2 Analisis Stabilitas lereng Batu Datar KM 91 + 550…………89

4.2.1 Analisis Stabilitas lereng Tanpa Curah Hujan……….89

4.2.2 Analisis Stabilitas lereng Dengan Curah hujan 4 jam an Periode Ulang 10 Tahun………..92

4.2.3 Analisa Stabilitas Lereng Dengan Curah Hujan 100mm/jam 200mm/jam , 300mm/jam , 400mm/jam………...104

4.3 Resume Hasil Analisa Rembesan dan Stabilitas Lereng...….116

BAB 5 KESIMPULAN DAN SARAN 5.1 Kesimpulan………117

5.2 Saran………..120

DAFTAR PUSTAKA………...121

(5)

DAFTAR TABEL

Halaman Tabel 3.1 Perhitungan Soil Water Characteristic Curve ……….57

Tabel 3.2 Data parameter tanah………...59

Tabel 4.1 Rembesan Dengan Menggunakan curah Hujan 4 jam an,

Curah Hujan 100mm/jam,200mm/jam,300mm/jam dan

400mm/jam,Tanpa Curah Hujan...119

Tabel 4.2 Faktor Keamanan Dengan Menggunakan curah Hujan 4 jam an,

Curah hujan 100mm/jam,200mm/jam,300mm/jam dan

(6)

DAFTAR NOTASI

k = Koefisien permeabilitas relative

sat

k = Koefisien permeabilitas untuk tanah jenuh

unsat

k = Koefisien permeabilitas untuk tanah tak jenuh

Mv = Koefisien volume kompressibilitas

(7)

f

τ = Kuat geser tanah

sat

θ = Volumetrik water content untuk tanah jenuh

w

(8)

DAFTAR GAMBAR

Halaman

Gambar 2.1 Pemasangan Jangkar...17

Gambar 2.2 Pemasangan Turap (Sheet Pile...18

Gambar 2.3 Pemasangan Dinding Penahan Tanah...19

Gambar 2.4 Pemasangan Geotekstil...20

Gambar 2.5 Siklus Hidrologi...22

Gambar 2.6 Pemasangan pipa inklinometer...35

Gambar 2.7 Prinsip Pengoperasian Inklinometer...41

Gambar 2.8 Contoh Penggambaran Hasil Pembacaan Inklinometer...43

Gambar 2.9. Alat Pisometer Penumatik………47

Gambar 3.1 Rembesan Melalui Elemen Tanah...50

Gambar 3.2 Struktur lapisan tanah ...53

Gambar 3.3 Grafik hubungan antara volumetric water content dan suctions...58

Gambar 3.4 Grafik hubungan antara degree of saturation dan suctions...58

Gambar 3.5 Distribusi Hujan 4 Jam-an Untuk Hujan Rencana 2, 5, dan 10 Tahun………...61

Gambar 3.6 Axis………...63

Gambar 3.7 Axis Size………...63

Gambar 3.8 KeyIn Points……….64

Gambar 3.9 Lapisan tanah………64

(9)

Gambar 3.11 Estimate Vol. W. C. Function ………..65

Gambar 3.12 Hydraulic Conductivity Function……….66

Gambar 3.13 Estimate Hydraulic Conductivity Function………..66

Gambar 3.14 KeyIn Material Properties………67

Gambar 3.15 Region Properties untuk membuat mesh………..67

Gambar 3.16 Region Properties untuk mengedit mesh………68

Gambar 3.17 Hasil dari mesh……….68

Gambar 3.18 Boundary Condition……….69

Gambar 3.19 Draw Boundary Condition………...69

Gambar 3.20 Penempatan air hujan………...70

Gambar 3.21 Nilai Max Negative Pressure Head………..70

Gambar 3.22 Draw Water Table………71

Gambar 3.23 Analysis Setting………71

Gambar 3.24 Time Analysis Setting ………..72

Gambar 3.25 Verify Data………..72

Gambar 3.26 Solve Data………73

Gambar 3.27 Toolbar Draw Contour……….74

Gambar 3.28 Hasil Analisis SEEP/W………74

Gambar 3.29 Pertambahan sudut geser akibat matrik suction………...76

Gambar 3.30 Analysis Setting Method...77

Gambar 3.31 Analysis Setting PWP...78

Gambar 3.32 Pore Water Pressure dari SEEP/W...78

Gambar 3.33 Slip Surface Option...79

(10)

Gambar 3.35 Penentuan Lokasi Bidang Longsor...80

Gambar 3.36 Verify Data………...81

Gambar 3.37 Solve Data………81

Gambar 3.38 Hasil Analisis SLOPE ...82

Gambar 3.39 Slip Surfaces...82

Gambar 3.40 Draw Graph...83

Gambar 3.41 Diagram alir Pengaruh Curah Hujan Terhadap Stabilitas Lereng...84

Gambar 3.42 Lanjutan Diagram alir Pengaruh Curah Hujan Terhadap Stabilitas Lereng ...85

Gambar 3.43 Lanjutan Diagram alir Pengaruh Curah Hujan Terhadap Stabilitas Lereng...86

Gambar 4.1 Kondisi Terrain Daerah Batu Datar...88

Gambar 4.2 Letak Inclinometer dan Piezzometer Km 91+550 Jalur B (Arah Jakarta)………...88

Gambar 4.3 Longsoran di KM 91+550 (Arah Bandung)...89

Gambar 4.4 Longsoran di KM 91+600 (Arah Jakarta)...90

Gambar 4.5 Mahkota Longsoran Lama yang Terbentuk Kembali...90

Gambar 4.6 Air Keruh yang Keluar dari Outlet Gorong-gorong...91

Gambar 4.7 Potongan Melintang KM 91+550 – 91+600...92

Gambar 4.8 Tekanan Air Pori Untuk Kondisi Tanpa Curah Hujan...93

Gambar 4.9 Stabilitas Lereng Untuk Kondisi Tanpa Curah Hujan...94

Gambar 4.10 Tekanan Air Pori Untuk Kondisi Curah Hujan jam pertama...96

Gambar 4.11 Stabilitas Lereng Untuk Kondisi Curah Hujan Jam Pertama...97

(11)

Gambar 4.13 Stabilitas Lereng Untuk Kondisi Curah Hujan Jam Kedua...100

Gambar 4.14 Tekanan Air Pori Untuk Kondisi Curah Hujan jam Ketiga...102

Gambar 4.15 Stabilitas Lereng Untuk Kondisi Curah Hujan Jam Ketiga...103

Gambar 4.16 Tekanan Air Pori Untuk Kondisi Curah Hujan jam Keempat...105

Gambar 4.17 Stabilitas Lereng Untuk Kondisi Curah Hujan Jam Keempat...106

Gambar 4.18 Tekanan Air Pori Untuk Kondisi Curah Hujan 100mm/jam durasi 4 jam...108

Gambar 4.19 Stabilitas Lereng Untuk Kondisi Curah Hujan 100mm/jam durasi 4 Jam...109

(12)

1

BAB 1

PENDAHULUAN

1.1 Latar belakang masalah

Indonesia merupakan negara tropis dengan curah hujan yang cukup tinggi.

Karena kondisi topografi dan penanganan yang kurang serius,maka pada saat

musim hujan hampir selalu terjadi longsor di berbagai tempat di Indonesia.

Khususnya pada pembahasanTugas Akhir ini yaitu lokasi Batu Datar di jalan tol

(13)

2

Menurut sumber dari puslitbang jalan dan jembatan,lokasi pembangunan jalan

tol Cipularang berada pada daerah yang secara morfologis cukup sulit dan berbukit.

Hal ini menyebabkan badan jalan banyak berada pada daerah galian dan timbunan.

Pada ruas jalan tol ini, timbunan yang memilikii ketinggian lebih dari 15m berjumlah

kurang lebih 40 buah.Oleh karena itu lereng Batu Datar akan di analisis baik dari

rembesannya maupun stabilitas lerengnya akibat air hujan.

Dalam kasus tanah berlereng,terdapat dua permukaan tanah yang berbeda

ketinggiannya,mengakibatkan komponen gravitasi dari berat cenderung

menggerakan massa tanah dari elevasi yang lebih tinggi ke elevasi yang lebih

rendah.Dengan kata lain tanah yang lebih tinggi kedudukannya cenderung bergerak

kebawah.

Disamping gaya yang mendorong kebawah terdapat pula gaya-gaya dalam

tanah yang bekerja melawan / menahan untuk menjaga kedudukan tanah pada lereng

agar tetap stabil.Selain itu juga air hujan yang merembes kedalam tanah juga

berpengaruh terhadap kelongsoran .Struktur tanah merupakan salah satu faktor yang

mengakibatkan terjadinya longsor.

1.2 Maksud dan Tujuan

Penulisan Tugas Akhir ini bertujuan untuk memeriksa rembesan dan faktor

keamanan pada lereng Batu Datar KM 91+550 di jalan tol Cipularang akibat curah

hujan.Hendak di bandingkan faktor keamanan untuk kondisi ada hujan dengan tidak

(14)

3

Dengan menggunakan Program SLOPE/W dimana datanya di masukan dari

Program SEEP/W maka kita dapat mengetahui rembesan dan faktor keamanan dari

lereng tersebut.

1.3 Ruang Lingkup Pembahasan

Penulisan Tugas Akhir ini menggunakan Metode Analisis berupa studi

pustaka dan studi kasus.Studi pustaka diperlukan untuk mengetahui teori-teori yang

berhubungan dengan Stabilitas lereng.

Dalam menganalisis lereng Batu Datar, diperlukan data-data mengenai

lerengnya untuk dimasukan ke dalam Program SLOPE/W dan Program SEEP/W

kemudian di analisis untuk mendapatkan rembesan dan faktor keamanannya sehingga

didapatkan kesimpulan apakah curah hujan berpengaruh terhadap stabilitas pada

lokasi lereng ini.

1.4 Sistematika pembahasan

Penulisan Tugas Akhir ini terdiri dari 5 bab,yang berisi penjelasan sebagai

berikut:

BAB 1 : PENDAHULUAN

Menjelaskan tentang latar belakang,maksud dan tujuan,ruang lingkup

pembahasan,dan sistematika pembahasan.

BAB 2 : TINJAUAN PUSTAKA

Merupakan studi literatur tentang teori dasar mengenai klasifikasi

(15)

4

lereng,karakteristik tanah,dan macam-macam perbaikannya untuk

kegagalan lereng dan juga mengenai hidrologinya yang berkaitan atau

berhubungan dengan pembahasan tugas akhir ini.

BAB 3: METODE PENGGUNAAN PROGRAM

Pada bab ini akan menjelaskan program yang akan digunakan untuk

melakukan analisis stabilitas lereng, cara-cara memasukannya

kedalam program serta hasil dari analisis program.

BAB 4: STUDI KASUS

Pada bab ini akan membahas latar belakang dari lokasi yang akan

dijadikan sebagai analisis pada tugas akhir ini dan data-data yang di

butuhkan untuk melakukan analisis.

BAB 5: KESIMPULAN DAN SARAN

(16)

120

BAB 5

KESIMPULAN DAN SARAN

5.1 Kesimpulan

Dari hasil analisis dengan mengunakan kombinasi kedua program yaitu program

SEEP/W dan program SLOPE/W, dengan memasukan data hujan yang sudah ada

baik data curah hujan yang 4 jam an dengan periode ulang 10 tahun maupun data

(17)

121

selama 4 jam lalu di bandingkan dengan tidak ada curah hujan, maka dapat

disimpulkan sebagai berikut:

1. Waktu menganalisis rembesan,untuk yang pertama yaitu dengan tidak

memasukan data curah hujan rembesannya = 1.07e-22 m3/det. Untuk

menganalisis rembesan dengan memasukan curah hujan periode ulang 10

tahun hasil yang didapat = 2.42e-15 m3/det s/d 9.89e-15 m3/det. Terlihat

bahwa dengan memasukan curah hujan rembesan yang terjadi lebih besar di

bandingkan dengan rembesan tanpa ada hujan. Dengan memasukan curah

hujan 100mm/jam, 200mm/jam, 300mm/jam, dan 400mm/jam hasil yang di

dapat = 9.69e-15 m3/det s/d 3.87e-14 m3/det. Terlihat bahwa dengan

memasukan curah hujan yang lebih besar rembesan yang terjadi lebih besar di

banding dengan curah hujan 4 jam an maupun tanpa curah hujan. Semua

rembesan yang terjadi cukup kecil sehingga tidak ada perubahan terhadap

tekanan air porinya dan dapat di simpulkan bahwa curah hujan berpengaruh

terhadap rembesan dan besarnya tergantung dari besarnya curah hujan yang

ada. Dengan melihat hasil uji pisometer, tekanan air pori yang didapat tidak

sama dengan hasil analisis program SEEP/W karena pada program SEEP/W

diperhitungkan akibat adanya karakteristik air tanah (SWCC).

2. Waktu menganalisis stabilitas,untuk yang analisis pertama tanpa memasukan

data hujan di peroleh hasil faktor keamanan = 2.097 , waktu di masukan data

curah hujan 4 jam an dan curah hujan yang durasi 4 jam hasil yang di dapat =

1.938. Terlihat bahwa dengan memasukan data curah hujan hasilnya lebih

(18)

122

300 mm/jam dan 400 mm/jam yaitu dengan faktor keamanan = 1.936. Hal ini

dapat di simpulkan bahwa curah hujan berpengaruh terhadap stabilitas

lerengnya tetapi dari hasil analisis yang didapat lereng Batu Datar aman

terhadap adanya hujan karena semua faktor keamanan yang didapat > 1.

Dengan melihat semua hasil uji inklinometer, bahwa pergerakan vertikal pada

lereng cukup kecil sehingga waktu menganalisis stabilitas dengan program

SLOPE/W runtuhan yang terjadi tidak sama dengan hasil uji inklinometer.

3. Untuk kondisi muka air tanah, baik dengan analisis curah hujan maupun tanpa

curah hujan, letak air tanah tidak begitu berubah atau tidak ada peningkatan

elevasi untuk pada bagian tengah lereng, tetapi untuk pada bagian pinggir

lereng ada peningakatan muka air tanah ± 100 cm di karenakan dekat dengan

permukaan tanahnya.

4. Dari hasil analisis program SEEP/W, Tekanan air pori negatif (matrik suction)

diatas muka air tanah berkisar antara -10 kN/m2 sampai -30 kN/m2 untuk

curah hujan yang di variasikan. Dapat di simpulkan dengan adanya perubahan

curah hujan, tidak berpengaruh terhadap perubahan tekanan air pori negatif.

Nilai tekanan air pori negatif digunakan untuk menghitung nilai dengan

matrik suction -10 kN/m

b

φ

2

(19)

123

5.2 Saran

Dari pembahasan yang telah dilakukan dalam Tugas Akhir ini,terdapat beberapa

saran untuk menganalisis pengaruh curah hujan ini terhadap stabilitas lereng di

antaranya sebagai berikut:

1. Analisis yang telah dilakukan pada lereng Batu Datar KM 91 + 550 dengan

menggunakan kombinasi program SEEP/W dengan program SLOPE/W hasil

yang di dapatkan sudah cukup aman, baik dengan menggunakan curah hujan

yang 4 jam an dengan periode ulang 10 tahun atau curah hujan 100mm/jam,

200mm/jam, 300mm/jam atau 400mm/jam. Penulis menyarankan

menggunakan program lain supaya hasilnya dapat dibandingkan antara

program tersebut. Pada penulisan Tugas Akhir ini, penulis menggunakan

rumus-rumus empirik seperti pada perhitungan volumetrik water content

( wθ ). Penulis menyarankan melakukan uji laboratorium agar hasilnya dapat

di bandingkan.

2. Untuk menganalisis program SEEP/W dan program SLOPE/W ini diperlukan

ketelitian yang baik,terutama pada hitungan manualnya. Dalam menentukan

titik-titik koordinat pada program harus sesuai dengan keadaan dilapangan,

(20)

124

DAFTAR PUSTAKA

Abramson,L.W.,Lee T.S.,Sharma s.,Boyce G.M.,(1995)”Slope Stability and Stabilization Methods.”

Hanny J.D (2004),Diktat Kuliah Mekanika Tanah 1 & 2,Universitas Kristen Maranatha Bandung

Herianto .W (2005),Diktat Kuliah Rekayasa Pondasi 2,Universitas Kristen Maranatha Bandung

Houston at al (1999)”Soil Water Characteristic Curve Variability”Arizona State University

M.G Anderson, D.MLioyd, M.J KKemp (1997)”Hydrological Design Manual For Slope Stability.”University Of Bristol

S.K Vanapali,D.E.Pufahl,D.G.Fredlund (1996)”Interpretation Of The Shear Strength Of Unsaturated Soil In Undrained Loading Conditions”Department Of Civil Engineering,University Of Saskatchewan.

S.K.Vanapali (1999)”A Normalized Function For Predicting The Coefficient Permeability Of Unsaturated Soil”Civil Engineering Department,Lakehead University

Suyono.S (1976),Hidologi Untuk Pengairan,Pradya Paramita