Praktikum Geologi Teknik Pengenalan Beberapa Sifat Fisik dan Mekanika Tanah2012

BAB IPENDAHULUAN

1.1Latar BelakangLereng merupakan suatu hal yang sangat umum dan vital untuk dipelajari dalam ilmu geologi teknik, karena lereng adalah suatu bagian di permukaan bumi yang relatif sangat rentan terhadap suatu gaya. Kestabilan suatu lereng dapat dinilai dengan terlebih dahulu mempertimbangkan parameter koefisien kohesif tanah (c), sudut geser dalam (), dan berat jenis tanah (), dengan suatu asumsi bahwa bidang gelincir yang terjadi jika suatu lerang mengalami longsor adalah bidang lengkung yang diperkuat dengan konsep kesetimbangan batas dan analisis kinematika. Kestabilan suatu lereng umumnya dinyatakan dengan nilai faktor keamanan (safety factor), dengan persamaan berupa:

DenganFSs: faktor keamananf: kuat geser ()d: tegangan geser ()Suatu lereng akan mencapai kondisi kestabilan akan tekanan geser, yang secara lebih lanjut dapat menyebabkan lereng tersebut longsor dengan nilai tegangan geser (f) sama besar dengan nilai kuat geser tanah (d) yang menahan lereng longsor tersebut.

1.2Tujuan UmumPercobaan analisis kestabilan lereng ini bertujuan untuk mengetahui tingkat kestabilan lereng dengan mempertimbangkan parameter koefisien kohesif tanah (c), sudut geser dalam (), dan berat jenis tanah (). Praktikum Geologi Teknik Analisis Kestabilan Lereng2012

6

1.3MetodeMetode yang digunakan dalam penyusunan laporan ini terbagi menjadi dua tahap, yaitu:a. Tahap studi literatur, mencakup studi mengenai kestabilan lereng beserta parameter pendukungnya serta kemungkinan-kemungkinan terjadinya runtuhan (failure)b. Tahap analisis dan pengolahan data, mencakup percobaan dan perhitungan data menggunakan software STB2010

BAB IIMETODE IRISAN

2.1Landasan Teori

Gambar 1. Metode irisanMetode irisan ini secara tidak langsung membagi bidang gelincir berbentuk lengkungan menjadi potongan-potongan yang kemudian dapat dihitung interaksi gaya yang terjadi terhadap bidang tersebut. Seperti yang terlihat pada Gambar 1, pada dasar bidang gelincir berbentuk lengkungan tersebut bekerja gaya penahan normal (Nr) serta gaya penahan tangensial (Tr).

Sertastress normal pada bagian bawah potongan:

Untuk kesetimbangan momen torsi di suatu momen resultan dengan pusat di titik 0, maka:

Sehingga faktor keamanan dapat ditulis sebagai:Fs = Apabila tanah berada dalam kondisi jenuh air, di mana dapat ditemukan kehadiran muka air tanah, maka tekanan pori juga perlu diperhitungkan menggunakan rumus:

Sehingga persamaan di atas dapat dimodifikasi menjadi:Fs =dengann: sudut antara resultan gaya berat dengan jari-jari lingkaran pada dasar potongan ke-nc:koefisien kohesi tanahLn: panjang busur dari dasar potongan ke-n dimana dianggap sama dengan bn/cos n(bn = lebar potongan)hn: tinggi kolom airtanah pada potongan ke-n: sudut geser dalam tanah : berat jenis tanahw: berat jenis airWn: berat tanah pada potongan ke-nun: tekanan air pori pada potongan ke-n

Harga FS sebenarnya dapat dihasilkan melalui percobaan untuk beberapa bidang gelincir dengan mengubah jari-jari atau titik pusat, sehingga dapat ditentukan bidang gelincir kritis atau bidang gelincir dengan nilai FS terkecil. Metode ini cocok diterapkan untuk lereng dengan tanah berlapis, di mana tanah tersebut memiliki nilai c, , dan yang berbeda.

2.2Alat & Bahan Software STB2010 Software Stereonet Milimeter Block Penggaris Busur Derajat Pensil

2.3Langkah Kerja2.3.1Langkah Kerja Menggunakan Software STB20102.3.2Langkah Kerja Manual

2.4Flowchart Perhitungan

2.5Waktu PercobaanTabel 1. Waktu percobaan analisis kestabilan lerengHari, tanggalWaktuLokasiKegiatanAsisten

Kamis Jumat, 5 6 April 201219.00 04.30Laboratorium SedimentologiPerhitungan FS manual, menggunakan software, diskusi, analisis, dan pembuatan laporanHabibi

2.6Foto-foto Saat Praktikum

Gambar 2.Perhitungan FS denganSTB2010Gambar 3. Perhitungan FS manual

Gambar 4. Diskusi dan analisisGambar 5. Pembuatan laporan

2.7Data Hasil PercobaanKasus 1Analisa kestabilan lereng dengan panjang lereng 50 m dan kemiringan lereng 75o, yang terdiri dari tiga jenis tanah dengan:1 = 1,5 kg/cm3, c1 = 2,6 kg/cm2, 1 = 22o , tebal 18 m2 = 1,6 kg/cm3, c2 = 2,6 kg/cm2, 2 = 26o , tebal 22 m3 = 1,8 kg/cm3, c3 = 4,7 kg/cm2, 3 = 43o , tebal >22 mMuka air tanah dengan kedalaman 30 m hingga 75 m dari puncak lereng

Kasus 2Analisa kestabilan lereng dengan panjang lereng 60 m dan ketinggian lereng 25 m, yang terdiri dari tiga jenis tanah dengan:1 = 1,5 kg/cm3, c1 = 2,3 kg/cm2, 1 = 25o , tebal 20 m2 = 1,6 kg/cm3, c2 = 2,6 kg/cm2, 2 = 35o , tebal 25 m3 = 1,7 kg/cm3, c3 = 5,5 kg/cm2, 3 = 42o , tebal >24 mMuka air tanah dengan kedalaman 35 m hingga 75 m dari puncak lereng

Kasus 3Lakukan analisis kestabilan lereng kedua soal di atas dengan menggunakan software STB untuk mendapatkan FS terkecil.

Kasus 4Lakukan analisis dengan menggunakan software STB jika: a. akan dilakukan pemotongan lereng dengan beda tinggi 15 m dari dasar lereng, berapakah besar sudut lereng dengan nilai FS mendekati 1?b. lereng tersebut akan dipotong dengan sudut tegak (90o), berapa ketinggian pemotongan lereng maksimal dari dasar lereng agar tidak longsor?

2.8Perhitungan dan Analisis Menggunakan Software STB2010Kasus 1Tabel 2. Nilai FS untuk kasus 1KasusJenis FailureNilai FS

1Toe1,372

Slope1,116

Base2,330

Gambar 5. Perhitungan FS kasus 1 toe failure dengan menggunakan software STB2010

Gambar 6. Perhitungan FS kasus 1 slope failure dengan menggunakan software STB2010

Gambar 7. Perhitungan FS kasus 1 base failure dengan menggunakan software STB2010Berdasarkan perhitungan FS pada kasus 1, dapat diindikasikan bahwa ketiga jenis lereng tersebut merupakan jenis lereng yang stabil, karena nilai FS yang paling mendekati titik kritis secara garis besar selalu lebih besar dari 1, dengan nillai FS terbesar dimiliki oleh base failure.

Kasus 2Tabel 3. Nilai FS untuk kasus 2KasusJenis FailureNilai FS

2Toe1,846

Slope1,242

Base11,287

Gambar 8. Perhitungan FS kasus 2 toe failure dengan menggunakan software STB2010

Gambar 9. Perhitungan FS kasus 2 slope failure dengan menggunakan software STB2010

Gambar 10. Perhitungan FS kasus 2 base failure dengan menggunakan software STB2010

Berdasarkan perhitungan FS pada kasus 2, dapat diindikasikan bahwa ketiga jenis lereng tersebut merupakan jenis lereng yang stabil, karena nilai FS yang paling mendekati titik kritis secara garis besar selalu lebih besar dari 1, dengan nillai FS terbesar dimiliki oleh base failure. Kasus 4a dari data kasus 1Gambar 11. Perhitungan FS pada kasus 4a dari kasus 1 toe failure dengan menggunakan software STB2010

Gambar 12. Perhitungan FS pada kasus 4a dari kasus 1 slopefailure dengan menggunakan software STB2010

Gambar 13. Perhitungan FS pada kasus 4a dari kasus 1 base failure dengan menggunakan software STB2010

Tabel 4. Nilai FS dan tinggi lereng untuk aplikasi kasus 4a pada kasus 1Jenis FailureNilai FSBesar Sudut Lereng (...o)

Toe4.54816,70

Slope3.95916,70

Base9.9880

Pada kasus 4a, dilakukan pemotongan lereng dengan beda tinggi 15 m dari dasar lereng pada kasus 1. Berdasarkan perhitungan FS dengan menggunakan STB2010, dapat diindikasikan bahwa ketiga lereng tersebut merupakan jenis lereng yang stabil, karena nilai FS yang paling mendekati titik kritis secara garis besar selalu jauh lebih besar dari 1 (walaupun telah dilakukan perhitungan untuk mencari nilai terdekat dengan Fs = 1), dengan nillai FS terbesar dimiliki oleh base failure. Dari perhitungan tersebut, didapat pula besar sudut lereng yang paling nilai FS = 1 adalah 16,70o untuk toe failure danslope failure serta 0o untuk base failure. Akan tetapi, apabila ditinjau dari kehadiran muka air tanah yang lebih tinggi daripada lereng, maka nilai FS tidak dapat berfungsi dengan baik karena lapisan yang jenuh air akan lebih mudah mengalami failure.

Kasus 4b dari data kasus 1

Gambar 14. Perhitungan FS pada kasus 4b dari kasus 1 toe failure dengan menggunakan software STB2010

Gambar 15. Perhitungan FS pada kasus 4b dari kasus 1 slopefailure dengan menggunakan software STB2010

Gambar 16. Perhitungan FS pada kasus 4b dari kasus 1 base failure dengan menggunakan software STB2010

Tabel 5. Nilai FS dan tinggi lereng untuk aplikasi kasus 4b pada kasus 1Jenis FailureNilai FSTinggi Lereng (meter)

Toe1,846160

Slope1,242160

Base11,287230

Pada kasus 4b, dilakukan pemotongan dengan sudut tegak 90o terhadap lereng pada kasus 1.Berdasarkan perhitungan FS dengan menggunakan STB2010, nilai FS mengindikasikan lereng yang stabil, dengan ketinggian lereng maksimal agar tidak terjadi longsor adalah sebesar 160 meter untuk toe failure dan slope failure serta 230 meter untuk base failure.

Kasus 4a dari data kasus 2

Gambar 17. Perhitungan FS pada kasus 4a dari kasus 2 toe failure dengan menggunakan software STB2010

Gambar 18. Perhitungan FS pada kasus 4a dari kasus 2 toe failure dengan menggunakan software STB2010

Gambar 19. Perhitungan FS pada kasus 4a dari kasus 2 toe failure dengan menggunakan software STB2010

Tabel 6. Nilai FS dan tinggi lereng untuk aplikasi kasus 4a pada kasus 2Jenis FailureNilai FSBesar Sudut Lereng (...o)

Toe1,84665,88

Slope1,24250,96

Base11,2870

Pada kasus 4a, dilakukan pemotongan lereng dengan beda tinggi 15 m dari dasar lereng pada kasus 2. Berdasarkan perhitungan FS dengan menggunakan STB2010, dapat diindikasikan bahwa ketiga lereng tersebut merupakan jenis lereng yang stabil, karena nilai FS yang paling mendekati titik kritis secara garis besar selalu jauh lebih besar dari 1 (walaupun telah dilakukan perhitungan untuk mencari nilai terdekat dengan Fs = 1), dengan nillai FS terbesar dimiliki oleh base failure. Dari perhitungan tersebut, didapat pula besar sudut lereng yang paling nilai FS = 1 adalah 65,88o untuk toe failure, 50,96o untukslope failure, serta 0o untuk base failure.

Kasus 4bdari data kasus 2

Gambar 20. Perhitungan FS pada kasus 4b dari kasus 2 toe failure dengan menggunakan software STB2010

Gambar 21. Perhitungan FS pada kasus 4b dari kasus 2 slope failure dengan menggunakan software STB2010

Gambar 22. Perhitungan FS pada kasus 4b dari kasus 2 base failure dengan menggunakan software STB2010

Tabel 7. Nilai FS dan tinggi lereng untuk aplikasi kasus 4a pada kasus 2Jenis FailureNilai FSTinggi Lereng (meter)

Toe1,84625

Slope1,24225

Base11,28725

Pada kasus 4b, dilakukan pemotongan dengan sudut tegak 90o terhadap lereng pada kasus 2.Berdasarkan perhitungan FS dengan menggunakan STB2010, nilai FS mengindikasikan lereng yang stabil, dengan ketinggian lereng maksimal agar tidak terjadi longsor adalah sebesar 25 meter untuk ketiga jenis failure.

2.9Perhitungan ManualKasus 1Tabel 8. Hasil pengolahan data manual kasus 1 untuk toe failure LWcos h(a)h(b)hhctan usin bN1N2

2688435200,951056516101222460,60,93251508600,30901699418242732797,977855068,413

30146294400,838670568182204025,480,48773258900,54463903533247967764,0845984892,462

3242336000,55919290318001825,480,48773258900,82903757356163509813,4671155473,04

14210375,5214995433,91

FS=N2/N11,055245436

Pada perhitungan FS kasus 1 untuk toe failuredengan menggunakan metode irisan, analisis mengenai faktor keamanan (FS) dilakukan dengan membagi bidang analisis menjadi 3 irisan, dimana setiap irisan terdiri dari satu sampai dua lapisan tanah. Lapisan tanah yang jenuh air dan dipengaruhi oleh tekanan air berada pada setiap irisan.Secara keseluruhan, FSrata-rata yang didapat adalah 0.94 sehingga dapat dikatakan bahwa lereng pada kasus ini stabil.

Tabel 9. Hasil pengolahan data manual kasus 1 untuk slope failure LWcos h(a)h(b)hhctan usin bN1N2

2664209600,970295726002828460,60,9325150862744000,24192189614131553370,8155565876,969

28331240000,913545458086876460,60,9325150865488000,406736643242513472744,5727719299,89

32383180000,82903757316225492460,60,9325150864116000,559192903342521427153,6829254180,27

44275870000,58778525218222868460,60,9325150861960000,809016994542522318351,8214958441,68

4845276000,2756373561812030254,80,48773258900,96126169674104352208,455620908,8148

63123829,3378118707,62

FS=N2/N11,237547032

Pada perhitungan FS kasus 1 untuk slope failuredengan menggunakan metode irisan, analisis mengenai faktor keamanan (FS) dilakukan dengan membagi bidang analisis menjadi 5 irisan, dimana setiap irisan terdiri dari satu sampai dua lapisan tanah. Lapisan tanah yang jenuh air dan dipengaruhi oleh tekanan air berada pada setiap irisan.Secara keseluruhan, FSrata-rata yang didapat adalah1,2375 sehingga dapat dikatakan bahwa lereng pada kasus ini stabil.

Tabel 10. Hasil pengolahan data manual kasus 1 untuk base failure LWcos h(a)h(b)hhctan usin bN1N2

2864209600,906308001414460,60,932515140,42261825262713614,955439530,377

2697020000,961262002222460,60,932515220,27563716252674233,638708740,889

24118540800,992546002828460,60,932515280,1218697241444648,9510982741,07

26264600001006060460,60,932515600025024686268,83

26515480000,990268010108118460,60,932515940,1391738257174095,0147613368,6

26611030000,9563051822104144460,60,932515920,292372172517864788,354501627,3

28549290000,898794182290130460,60,932515840,438371262524079288,746050956,01

30487550000,829038182276116460,60,932515720,55919334252726345037705755,92

34346430000,70710718224484460,60,932515440,707107452524496300,222858788,88

50240590000,518222060460,60,932515200,866025602520835705,211240701,58

128546125269788479,5

FS=N2/N12,09876789

Pada perhitungan FS kasus 1 untuk base failuredengan menggunakan metode irisan, analisis mengenai faktor keamanan (FS) dilakukan dengan membagi bidang analisis menjadi 10 irisan, dimana setiap irisan terdiri dari satu sampai dua lapisan tanah. Lapisan tanah yang jenuh air dan dipengaruhi oleh tekanan air berada pada setiap irisan.Secara keseluruhan, FSrata-rata yang didapat adalah2,09877 sehingga dapat dikatakan bahwa lereng pada kasus ini stabil.

Kasus 2Tabel 11. Hasil pengolahan data manual kasus 2 untuk toe failure LWcos h(a)h(b)hhctan usin bN1N2

2410584000,970295730032,30,46630765800,2419218961424256050,1343478934,9774

3017640000,857167340042,30,46630765800,5150380753122908527,1641705146,2856

1164577,2981184081,263

FS=N2/N11,016747677

Pada perhitungan FS kasus 2untuk toe failuredengan menggunakan metode irisan, analisis mengenai faktor keamanan (FS) dilakukan dengan membagi bidang analisis menjadi 2 irisan, dimana setiap irisan terdiri dari satu sampai dua lapisan tanah. Lapisan tanah yang jenuh air dan dipengaruhi oleh tekanan air berada pada setiap irisan.Secara keseluruhan, FSrata-rata yang didapat adalah1,01675 sehingga dapat dikatakan bahwa lereng pada kasus ini stabil.

Tabel 12. Hasil pengolahan data manual kasus 2 untuk slope failure LWcos h(a)h(b)hhctan usin bN1N2

3037632000,987688308082,60,70020753800,156434465930588694,17882602657,527

3075264000,99452190160162,60,70020753800,104528463630786723,02595241250,174

32106624000,89879412100222,60,70020753800,43837114726304674088,5166710383,249

6049505,7214554290,95

FS=N2/N12,405864483

Pada perhitungan FS kasus 2untuk slope failure dengan menggunakan metode irisan, analisis mengenai faktor keamanan (FS) dilakukan dengan membagi bidang analisis menjadi 3 irisan, dimana setiap irisan terdiri dari satu sampai dua lapisan tanah. Lapisan tanah yang jenuh air dan dipengaruhi oleh tekanan air berada pada setiap irisan.Secara keseluruhan, FSrata-rata yang didapat adalah2,40586 sehingga dapat dikatakan bahwa lereng pada kasus ini stabil.Tabel 13. Hasil pengolahan data manual kasus 2 untuk base failure L Wcos h(a)h(b)hhctan usin bN1N2

40232064000,737277302016365,50,90040404400,67559020842,53015678016,5915405730,53

34321871200,927183902038585,50,900404044220,374606593223012057507,3826871265,43

30343980000,965925802050705,50,900404044360,25881904515308902857,51329916882,24

30392490000,998629502555805,50,900404044440,0523359563302054133,94735291651,53

30434238000,9848078142551905,50,900404044440,17364817810307540463,73738505089,39

34476809200,9271839202543885,50,900404044380,374606593223017861587,0139806096,45

36396900000,7933533202525705,50,900404044240,60876142937,53024161741,1228352273,68

56340256000,559192920200402,60,70020753800,829037573563028208500,8313322906,24

116464808,1227471895,5

FS=N2/N11,953138456

Pada perhitungan FS kasus 2untuk base failuredengan menggunakan metode irisan, analisis mengenai faktor keamanan (FS) dilakukan dengan membagi bidang analisis menjadi 8 irisan, dimana setiap irisan terdiri dari satu sampai dua lapisan tanah. Lapisan tanah yang jenuh air dan dipengaruhi oleh tekanan air berada pada setiap irisan.Secara keseluruhan, FSrata-rata yang didapat adalah1,9531sehingga dapat dikatakan bahwa lereng pada kasus ini stabil.

2.10PembahasanKasus 1Perbedaan yang terjadi pada penggunaan kedua metode ini dipengaruhi oleh beberapa faktor, antara lain, seberapa banyak irisan pada setiap lapisan akan mempengaruhi tingkat ketelitian dan keakuratan data. Semakin banyak irisan yang digunakan pada suatu sistem lereng maka akan semakin tinggi tingkat keakuratan data untuk mendapatkan faktor keamanan itu sendiri.

Kasus 2Perbedaan yang terjadi pada penggunaan kedua metode ini dipengaruhi oleh beberapa faktor, antara lain, seberapa banyak irisan pada setiap lapisan akan mempengaruhi tingkat ketelitian dan keakuratan data. Semakin banyak irisan yang digunakan pada suatu sistem lereng maka akan semakin tinggi tingkat keakuratan data untuk mendapatkan faktor keamanan itu sendiri.

Kasus 4Perubahan sudut lereng dan ketinggian lereng saling berpengaruh satu sama lain dan dapat berdampak pada tingkat kestabilan suatu lereng. Selain itu, tinggi muka air tanah juga dapat mempengaruhi tingkat kejenuhan lapisan batuan yang juga akan berdampak pada nilai FS dari suatu lereng.

BAB IIIKESIMPULAN

Tingkat kestabilan lereng dipengaruhi oleh beberapa faktor, yaitu sudut lereng, jenis tanah, sudut geser dalam (), berat jenis tanah (), dan koefisien kohesi tanah (c). Selain itu, muka air tanah juga dapat mempengaruhi tingkat kestabilan dari suatu sistem lereng. Lapisan tanah yang jenuh air akan cenderung tidak stabil. Suatu sistem lereng akan stabil apabila tegangan geser yang menjadi penyebab longsor bernilai lebih kecil dibandingkan kuat geser yang menahan lereng tersebut untuk longsor. Oleh karena itu FS yang bernilai > 1 akan menunjukkan lereng yang bersifat stabil dan tidak berpotensi longsor, sedangkan FS yang bernilai< 1 akan menunjukkan lereng yang bersifat tidak stabil dan berpotensi longsor. Tingkat kestabilan lereng dengan nilai FS tertinggi dimiliki oleh base failure, yang mengindikasikan stabilnya suatu lereng.

DAFTAR PUSTAKA

Price, D. G., 2009, Engineering Geology: Principles and Practice, Springer-Verlag Berlin Heidelberg, 460p.Dunn, I.S., Anderson, L.R., Kiefer, F.W., 1992, Dasar-Dasar Analisis Geoteknik,John Wiley & Sons Inc, New York, p. 159- 162.22