PENGELOMPOKA
4.8. Analisis Kestabilan Lereng
Bentuk topografi roman muka bumi sangat bervariasi, hal ini secara umum disebabkan adanya energi dari luar oleh matahari yang langsung menerpa muka bumi yang terdiri dari bermacam-macam jenis batuan yang mempunyai kekerasan yang berbeda-beda pula. Proses energi dari luar tersebut adalah pelapukan, pengikisan, pengankutan dan sedimantasi, sedangkan energi dari dalam adalah berupa pembentukan pegunungan baik orogenesa maupun epirogenesa, gunungapi dan gempa bumi. Bentuk muka bumi tersebut akan banyak dijumpai berupa lereng-lereng terjal dan landai, kebanyakan daerah berlereng terjal pada umumnya adalah tidak stabil kecuali pada batuan yang keras(intrusi batuan beku). Faktor- faktor yang menyebabkan tidak stabil dapat di klasifikasikan menjadi 2 yaitu faktor menyebabkan naiknya tegangan seperti naiknya berat tanah karena hujan, adanya beban bangunan, semakin curam akibat erosi dan gempa. Faktor yang menyebabkan kehilangan kekuatan adalah antara lain absorbsi air, kenaikan tekanan pori, beban goncangan, pengaruh pembekuan dan pencairan, hilangnya sementasi material, proses pelapukan.
Kecepatan gerakan longsoran sangat bervariasi dari beberapa milimeter perjam sampai longsoran sangat cepat hanya beberapa detik. Untuk longsoran sangat cepat dapat terjadi apabila kehilangan kekuatan secara mendadak seperti peristiwa gempa yang secara cepat mengubah pasir halus menjadi lumpur(likuifaksi) atau pada lempung sesitip..
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 tentan analisis lereng yang didasarkan atas teori elastisitas atau plastisitas untuk menentukan tegangan geser pada tempat kritis untuk dibandingka dengan kuat geser.
Beberapa lereng tidak mudah untuk dianalisis , misalnya pada lereng yang mempunyai kondisi geologi komplek dengan bervariasi batuan dan mempunyai lempung retak-retak sehingga mengevaluasi kekuatan tidak mudah.
γn = Bobot isi batuan Wn = Berat conto asli Ws = Berat conto jenuh Ww = Berat conto Jenuh
(a) 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). 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 ( gambar 4 -15 )
R Wsinψ
Wcos ψ ψ W
Gambar 4 -15. Gaya yang bekerja pada suatu blok di atas bidang miring 1. Bobot isi batuan(γ), akan menetukan besarnya beban yang diterima pada
permukaan bidang longsor dinyatakan dalam berat per volume dengan rumus :
γn =
Ws Ww
Wn
2. 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.
3. Sudut geser dalam (θ), merupakan sudut yang dibentuk dari hubungan antara tegasan normal dengan tegangan geser di dalam material tanah atau batuan.
Semakin besar sudut geser dalam suatu material maka material tersebut akan
lebih tahan menerima tegangan luar yang dikenakan terhadapnya. Sudut geser dalam diperoleh dari hasil pengujian geser langsung, dengan rumus :
τ = c + σ tan θ
Rumus perhitungan dalam pengujian adalah:
. σn =
A P n
. τr =
A Sr
Sr = )
2 Sr"
(Sr'
Dari perhitungan dapat diperoleh harga Tegangan normal (σn ) dan Tegangan geser (τr) yang kemudian di plotkan dalam grafik. Dari grafik tersebut akan diperoleh kekuatan geser massa batuan, kohesi(c) dan sudut geser dalam.(
θ).(Gambar 4-16)
τr σn
θ
τr
c σn
Gambar 4 -16. Gaya-gaya yang bekerja pada bidang miring
Faktor keamanan 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
Dalam keadaan kering pada sebongkah batuan berada pada bidang yang melereng, faktor-faktor yang menunjang kestabilan bongkah adalah :
.τ = kuat geser dalam ; c = kohesi
σ = tegangan normal ; θ = sudut geser normal
. σn = Tegangan normal Pn = Beban normal
A = Luas penampang bidang geser . τr = Tegangan geser residu Sr’ = Gaya geser residu Sr” = Gaya geser mundur
Gambar 4 – 17 : Unsur-unsur longsoran
kohesi (c)
sudut gesek (b)
luas alas bongkah(A)
berat bongkah (W )
Apabila kekar yang berada di belakang bongkah berisi air, maka kestabilan boongkah akan berkurang. Sebuah gaya keatas (u) akan bekerja pada alas bongkah dan sebuah gaya ke muka (V) akan bekerja pada bagian belakang bongkah.
Dalam menghitungkestabilan sebuah lerreng adalah : Fs(faktor keamanan) =
gerak an meningkatk yang
gaya
gerak menghambat yang
gaya
Jika sudut lereng sebesar , maka : Fs(kering) =
sin
tan cos W W cA
Fs(basah) =
V W
u W cA
sin
tan ) cos (
Didalam tanah, runtuhan yang sering terjadi melalui sebuah permukaan silindris (rotational slip). Analisisnya dengan menghitung momen apung dan momen tahanan pada lingkaran longsoran, dengan rumus Fs =
XW rT
r
X W
T
r = Jari-jari lingkaran longsoran, T = gaya geser ,
X = jarak titik berat massa ke garis vertikal dan titik pusat longsoran.
W = berat massa .
Dalam pratek kestabilan lereng dihitung dengan membagi dalam
sederetan kolom vertikal. Tahanan geser dari setiap kolom akan
bervariasi sesuai dengan tekanan normal terhadap bidang geser dan kemiringan bidang geser yang bersangkutan. Setiap kolom
dianggap sebuah bongkah pada bidang longsoran dan jumlahnya kita hitung.
Fs =
sin
) tan cos (
W r
W cL r
, cl = cr ;
Fs ==
sin ) tan cos W W cr
,
r
A W Sin α
W Wos l
Untuk analisis sebuah lereng dengan mengunakan metode tersebut diatas, terlebih dulu harus menentukan faktor keamanan dari beberapa kemungkinan runtuhnya bidang silinder, hingga kita temukan busur lingkaran dengan faktor keamanan yang paling kecil.