Page | 1 ANALISIS STABILITAS LERENG DENGAN MENGGUNAKAN SLOPE/W 2004 UNTUK BIDANG
GELINCIR MELINGKAR BERDASARKAN GRID&RADIUS
Alva Kurniawan1
1
Teknik Geologi UGM, email: alvakurniawan@live.co.uk
Abstraksi
Analisis stabilitas lereng sangat penting dalam kajian geoteknik untuk mengetahui tingkat
kestabilan suatu lereng secara alami maupun saat beban diberikan. Pemahaman tentang
stabilitas lereng diperlukan untuk menentukan teknik perekayasaan untuk mendapatkan
lereng yang aman bagi suatu kegiatan konstruksi. Salah satu faktor pengontrol stabilitas
lereng adalah bentuk bidang gelincir, pada makalah ini bidang gelincir yang dikaji adalah
bidang gelincir melingkar. Pada dasarnya stabilitas lereng merupakan interaksi antara
driving force dan resisting force, saat nilai driving force lebih besar dibanding resisting force
maka lereng akan bersifat tidak stabil. Interaksi antara driving force dan resisting force
direpresentasikan oleh nilai SF. Pada makalah ini terdapat tiga permasalahan lereng dengan
karakteristik tanah yang sama namun bentuk lereng berbeda. Perhitungan SF dengan
metode Morgenstern-Price dilakukan pada ketiga lereng tersebut dimana masing-masing
lereng dibuat model bidang gelincir dengan teknik Grid & Radius pada software SLOPE/W.
Pembuatan model bidang gelincir melingkar dapat dengan mudah dilakukan dengan
bantuan software SLOPE/W. Perhitungan SF Hasil analisis dengan bantuan software
SLOPE/W menunjukkan bahwa perbedaan bentuk lereng menyebabkan perbedaan driving
force sedangkan karakteristik tanah yang sama pada tiap lereng menyebabkan resisting
force tidak berbeda. Saat driving force meningkat sedangkan resisting force sama atau
konstan maka lereng akan semakin tidak stabil.
Page | 2 ANALISIS STABILITAS LERENG DENGAN MENGGUNAKAN SLOPE/W 2004 UNTUK BIDANG
GELINCIR MELINGKAR BERDASARKAN GRID&RADIUS
1. Pendahuluan
Analisis stabilitas lereng merupakan salah satu analisis penting dalam kajian
geoteknik. Analisis stabilitas lereng dilakukan untuk mengetahui tingkat kestabilan suatu
lereng secara alami maupun saat beban diberikan. Jika tingkat kestabilan suatu lereng
telah diketahui maka teknik perekayasaan untuk mendapatkan lereng yang aman bagi
suatu kegiatan konstruksi dapat ditentukan.
Kestabilan suatu lereng dikontrol oleh banyak parameter salah satunya adalah
bagaimana bentuk bidang gelincir pada lereng tersebut. Secara umum terdapat lima
macam bentuk bidang gelincir yaitu melingkar, planar, komposit, blok, dan shoring wall
(Gambar 1). Tulisan ini hanya akan membahas tentang bidang gelincir yang berbentuk
melingkar.
Page | 3
Kestabilan suatu lereng secara matematis merupakan fungsi dari gaya yang
mendorong untuk longsor atau driving force dan gaya yang menahan longsor resisting
force (Cheng & Lau, 2008). Kestabilan suatu lereng dinyatakan dalam safety factor (SF).
Perhitungan safety factor suatu lereng dapat dilakukan dengan menggunakan berbagai
metode. Metode yang umum digunakan untuk perhitungan SF antara lain Fellenius,
Bishop’s Simplified, Janbu’s Simplified, Corps of Engineering, Lowe & Karfiath, Spencer,
Sarma, dan Morgenstern & Price. Pada bidang gelincir melingkar metode perhitungan SF
yang digunakan secara luas di seluruh dunia adalah Fellenius dan Bishop. Pada
perhitungan SF untuk bidang gelincir yang tidak melingkar maka metode yang sering
digunakan adalah Janbu dan Morgenstern-Price.
Analisis stabilitas suatu lereng dapat dilakukan dengan menggunakan bantuan
program SLOPE/W 2004. Model bentuk bidang gelincir dapat dibuat dengan
menggunakan teknik grid & radius dan entry & exit. Tulisan ini hanya akan membahas
lebih lanjut tentang penggunaan teknik grid & radius untuk membuat model bidang
gelincir. Dari model bidang gelincir yang ada maka nilai SF dapat dihitung untuk berbagai
macam Fellenius (ordinary), Janbu, Bishop, dan Morgenstern-Price.
2. Konsep Dasar Stabilitas Lereng
Kestabilan suatu lereng dapat diketahui dari perhitungan nilai safety factor atau
SF. Berdasarkan Cheng & Lau (2008), SF dapat dihitung dengan persamaan sebagai
berikut:
SF = ,
dimana F adalah jumlah resisting force, dan Fd adalah jumlah driving force. Menurut Das
(2006, 2008), SF dapat dinyatakan sebagai fungsi dari rerata kuat geser dari tanah ( f)
dan rerata dari tegangan geser yang berkembang pada bidang diskontinyu potensial ( d)
dengan persamaan sebagai berikut:
SF = =
Page | 4 ’ : drained angle of friction (DAF)
’d : DAF yang berkembang pada bidang diskontinyu potensial
’ : tegangan normal efektif pada bidang diskontinyu potensial
Kriteria kestabilan lereng dapat dibagi menjadi tiga berdasarkan nilai SF yaitu
stabil, kritis, dan tidak stabil (Das 2006; Das, 2008). Lereng stabil saat SF bernilai > 1 (Das,
2006; Das, 2008; Cheng & Lau, 2008). Lereng bersifat tidak stabil saat SF bernilai < 1
(Das, 2006; Das, 2008; Cheng & Lau, 2008). Lereng dalam kondisi yang kritis saat SF = 1
(Das 2006; Das, 2008).
3. Konsep Dasar Bidang Gelincir Melingkar berdasarkan Grid & Radius pada SLOPE/W 2004
Model bidang gelincir yang berbentuk melingkar dapat dibuat pada software
SLOPE/W dengan teknik grid & radius (Krahn, 2004). Bidang gelincir melingkar dibuat
berdasarkan lingkaran yang memotong lereng dari suatu titik pusat tertentu yang
menyinggung garis radius (Gambar 2). dan teratur dalam bentuk grid maka lingkaran
yang memotong lereng dapat dibuat sebanyak jumlah titik pusat yang ada. Nilai SF untuk
masing-masing lingkaran yang dibuat berbeda-beda, dan dengan menggunakan
SLOPE/W maka nilai SF yang paling sesuai dapat ditentukan dengan melihat pada
karakteristik tanah pada lereng yang mencakup berat satuan (γ), kohesi (c), dan angle of
friction ( ).
Gambar 2. Teknik grid & radius untuk model bidang gelincir melingkar
Page | 5 4. Permasalahan Stabilitas Lereng pada Suatu Lokasi Tambang Terbuka
Suatu potongan lereng pada tambang terbuka tersusun oleh tanah yang memiliki
karakteristik γ sebesar 16 kN, c sebesar 10 kN, dan sebesar 15°. Geometri potongan
lereng tersebut tampak pada Gambar 3.1, 3.2, dan 3.3. Bagaimanakah model bidang
gelincir melingkarnya dan berapa nilai SF untuk bidang gelincir tersebut?
5. Penggunaan SLOPE/W 2004 untuk Analisis Stabilitas suatu Lereng dengan Bidang Gelincir Melingkar Berdasarkan Grid dan Radius.
a. Langkah Kerja
Buka software GeoStudio 2004
Pilih “create a SLOPE/W analysis”
Pilih “set”, dan lakukan pengaturan untuk “page, scale, grid, axes”
Pilih “KeyIn”, kemudian lengkapi “project id”. Pada bagian “method” pilih “Limit
Equibrilium” dan pilih “Morgenstern-Price” dengan “side function = Half-sine
function”. Setting default pada bagian “PWP, FOS Distribution, dan Advanced”
jangan dirubah kecuali jika ingin melakukan tambahan parameter untuk
dianalisis. Pada bagian “Slip Surface” pilih arah gerakan longsoran pada “Direction of movement”. Untuk “Slip Surface Option” pilih “Grid and Radius”,
untuk setting parameter lain biarkan secara default”. Pilih “Ok”setelah selesai.
Gambar 3.1
Page | 6 Pilih “Material Properties” pada “KeyIn”, pilih “Strenght Model” dalam “Mohr
-Coloumb” beri kode angka 1 dan berikan label “soil”. Lengkapi parameter dasar
tanah yang terdiri dari berat satuan (γ), kohesi (c), dan angle of friction ( ). Pilih
“Copy” setelah selesai dan “Ok”.
Gambar lereng dengan menggunakan “Draw Regions”, tentukan radius lingkaran dengan menggunakan “Draw Slip Surface Radius”, dan buat grid titik pusat lingkaran dengan menggunakan “Draw Slip Surface Grid”
Pilih “Verify” untuk melihat ada tidaknya kesalahan dalam pendefinisian masalah, jika tidak ada kesalahan pilih “SOLVE”.
Nilai SF akan muncul untuk berbagai metode yaitu Fellenius (ordinary), Janbu,
Bishop, dan Morgenstern-Price.
Pilih “CONTOUR” untuk melihat model bidang gelincir melingkar.
b. Hasil Analisis
Hasil analisis bidang gelincir melingkar menggunakan Grid & Radius pada
SLOPE/W untuk permasalahan Gambar 3.1, 3.2, dan 3.3 tersaji pada Gambar 4.1, 4.2,
dan 4.3. Metode perhitungan SF dilakukan dengan metode Morgenstern-Price.
Pemilihan metode Morgenstern-Price dalam analisis dilakukan karena metode ini
mempertimbangkan enam kriteria yaitu keseimbangan momen, keseimbangan gaya,
gaya normal antar potongan (X), gaya geser antar potongan (E), inklinasi dari
resultan X/E, dan hubungan antara X-E (Krahn, 2004). Penjelasan lebih dalam
tentang penggunaan metode Morgenstern-Price dalam analisis akan dibahas dalam
sub bab selanjutnya.
c. Pembahasan
Penentuan titik sebagai pusat lingkaran dan radius lingkaran untuk
menghasilkan model bidang gelincir dilakukan dengan mengukur jarak antara puncak
lereng dengan kaki lereng. Lingkaran yang dibuat harus memotong puncak hingga
kaki bukit dan tidak boleh memotong batas terluar dari puncak lereng maupun kaki
lereng (Gambar 5.1). Selain pusat lingkaran dan radius lingkaran, model bidang
gelincir dihasilkan berdasarkan data karakteristik tanah yang mencakup berat satuan
Page | 7
Gambar 4.1 Solusi untuk permasalahan pada Gambar 3.1, SF = 0.939
1
Slice 1 - Morgenstern-Price Method
1.3887
9.3875
5.1693
Page | 8
Gambar 4.2 Solusi untuk permasalahan pada Gambar 3.2, SF = 0.961
1
Slice 1 - Morgenstern-Price Method
15.237
21.914
25.067
28.229
Page | 9
Gambar 4.3 Solusi untuk permasalahan pada Gambar 3.3, SF = 0.406
1
Slice 1 - Morgenstern-Price Method
71.232
96.925
73.231
95.569
Page | 10
Perhitungan SF untuk bidang gelincir melingkar pada umumnya dilakukan
dengan metode Janbu. Namun untuk penyelesaian permasalahan dalam makalah ini
digunakan metode Morgenstern-Price. Alasan dipilihnya metode Morgenstern-Price
untuk analisis adalah dipertimbangkannya enam kriteria yaitu keseimbangan
momen, keseimbangan gaya, gaya normal antar potongan (X), gaya geser antar
potongan (E), inklinasi dari resultan X/E, dan hubungan antara X-E (Krahn, 2004).
Hasil pertimbangan enam kriteria tersebut akan memberikan perhitungan SF dengan
Page | 11
tingkat error yang minimum (Krahn, 2004). Keunggulan lain dari digunakannya
metode Morgenstern-Price untuk analisis stabilitas lereng menurut Krahn (2004)
adalah variasi dari gaya antar potongan dapat dimodelkan. Perhitungan safety factor
pada dasarnya adalah perhitungan jumlah gaya antar potongan pada model lereng
yang dibuat. Lereng yang dibuat dibagi menjadi potongan-potongan kecil untuk
memudahkan perhitungan (Gambar 5.2). Gaya yang bekerja dapat dengan mudah
dihitung untuk tiap luas dari potongan tersebut dikali dengan satu unit agar
diperoleh volume. Perbandingan jumlah seluruh gaya yang bekerja sebagai driving
force dan resisting force pada potongan-potongan tersebut menghasilkan nilai SF.
Hasil perhitungan nilai SF dengan metode Morgenstern-Price memberikan
hasil yang tidak stabil untuk permasalahan Gambar 3.1 hingga Gambar 3.3.
Perhitungan SF untuk permasalahan Gambar 3.1 memberikan hasil 0.939 (Gambar
4.1). Selanjutnya perhitungan SF untuk permasalahan Gambar 3.2 memberikan hasil
sebesar 0.961 (Gambar 4.2). Sedangkan Perhitungan SF untuk permasalahan Gambar
3.3 memberikan hasil 0.406 (Gambar 4.3). Berdasarkan tiga hasil perhitungan nilai SF
tersebut, nilai SF terbesar pada Gambar 4.2 sedangkan nilai SF terendah pada
Gambar 4.3. Perbedaan nilai SF dikarenakan perbedaan tinggi puncak lereng
terhadap kaki lereng. Pada Gambar 3.1, tinggi pucak lereng lereng terhadap kaki
lereng adalah 12 m. Kemudian pada Gambar 3.2, tinggi puncak lereng terhadap kaki
Page | 12
lereng adalah 10 m. Pada Gambar 3.3, tinggi puncak lereng terhadap kaki lereng
adalah 100 m. Perbedaan tinggi menghasilkan perbedaan driving force. Semakin
tinggi suatu puncak lereng terhadap kaki lereng maka driving force pada lereng
tersebut akan meningkat. Perbandingan driving force pada 3 lereng tersebut di atas
adalah lereng Gambar 3.2 < Gambar 3.1 < Gambar 3.3. Kriteria berat satuan (γ),
kohesi (c), dan angle of friction ( ) pada lereng Gambar 3.1 hingga 3.3 adalah sama
sehingga resisting force pada 3 lereng tersebut adalah sama atau konstan.
Perbandingan driving force pada 3 lereng yang dikaji adalah lereng Gambar 3.1 =
Gambar 3.2 = Gambar 3.3. Saat driving force meningkat namun resisting force
konstan maka SF akan menurun sehingga pada Gambar 3.1 dengan driving force
terendah diperoleh nilai SF tertinggi, sebaliknya pada Gambar 3.3 dengan driving
force tertinggi diperoleh nilai SF terendah.
6. Kesimpulan
Analisis stabilitas lereng untuk bidang gelincir yang melingkar dapat dengan mudah
dan cepat dilakukan dengan menggunakan software SLOPE/W berdasarkan Grid &
Radius. Hasil analisis berupa hasil perhitungan nilai SF dan model bidang gelincir yang
ada berdasarkan hasil penentuan pusat lingkaran dan radius lingkaran dengan
mempertimbangkan data karakteristik tanah.
7. Daftar Pustaka
Krahn, J. (2004). Stability Modeling with SLOPE/W, An Engineering Methodology.
Alberta: GEO-SLOPE/W International, Ltd.
Cheng, Y. M., & C. K. Lau. (2008). Slope Stability Analysis and Stabilization, New Methods
and Insight. London: Routledge.
Das, B. M. (2006). Principles of Geotechnical Engineering, 5th Edition. Toronto: Thomson.
Das, B. M. (2008). Fundamentals of Geotechnical Engineering, 3rd Edition. Madrid:
