stabilitas lereng (slope stability)

Stabilitas Lereng (slope stability)

Definisi...

• Gerakan tanah (mass movement) ialah perpindahan massa tanah/batu pada arah tegak, miring, atau mendatar dari kedudukan semula.

• Gerakan tanah mencakup gerak rayapan, aliran, dan longsoran (land slide).

• Menurut definisi ini maka longsoran adalah bagian dari gerakan tanah.

Longsor

• Longsor adalah perpindahan material pembentuk lereng berupa batuan, tanah, atau material campuran tersebut, bergerak kebawah atau keluar lereng.

• Proses terjadinya longsor diawali oleh air yang meresap ke dalam tanah akan menambah bobot tanah. Jika air tersebut menembus sampai ke tanah kedap air yang berperan sebagai bidang gelincir, maka tanah menjadi licin dan tanah pelapukan diatasnya akan bergerak mengikuti lereng dan keluar lereng.

Bentuk kelongsoranAda beberapa jenis bentuk kelongsoran, yaitu:

longsor translasi,

longsor rotasi,

pergerakan blok,

runtuhan batu,

rayapan tanah,

aliran bahan rombakan.

Di Indonesia jenis longsor yang paling sering terjadi adalah longsor translasi dan longsor rotasi.

Jenis tanah longsor yang paling banyak memakan korban jiwa adalah aliran bahan rombakan.

Jenis-jenis longsor

1. Longsor Translasi:

Longsor ini terjadi karena bergeraknya massa tanah dan batuan pada bidang gelincir berbentuk rata atau menggelombang landai.

Jenis-jenis longsor

2. Longsor Rotasi:

Longsoran ini muncul akibat bergeraknya massa tanah dan batuan pada bidang gelincir berbentuk cekung.

Jenis-jenis longsor

3. Pergerakan Blok:

Pergerakan blok terjadi karena perpindahan batuan yang bergerak pada bidang gelincir berbentuk rata. Longsor jenis ini disebut juga longsor translasi blok batu.

Jenis-jenis longsor4. Runtuhan Batu:

Runtuhan batu terjadi saat sejumlah besar batuan atau material lain bergerak kebawah dengan cara jatuh bebas. Biasanya, longsor ini terjadi pada lereng yang terjal sampai menggantung, terutama di daerah pantai. Runtuhan batu-batu besar dapat menyebabkan kerusakan parah.

Jenis-jenis longsor5. Rayapan Tanah:

Longsor ini bergerak lambat serta serta jenis tanahnya berupa butiran kasar dan halus. Longsor ini hampir tidak dapat dikenal. Setelah beberapa lama terjadi longsor jenis rayapan, posisi tiang-tiang telepon, pohon-pohon, dan rumah akan miring kebawah.

Jenis-jenis longsor6. Aliran Bahan Rombakan:

Longsor ini terjadi ketika massa tanah bergerak didorong oleh air dan terjadi di sepanjang lembah yang mencapai ratusan meter jauhnya. Kecepatan bergantung pada kemiringan lereng, volume air, tekanan air dan jenis materialnya.

Faktor-faktor yang menyebabkan longsor

• Tanah longsor terjadi bila:

gaya pendorong pada lereng > gaya penahan

• Gaya pendorong dipengaruhi oleh:

- besarnya sudut kemiringan lereng,

- air,

- beban,

- berat jenis tanah atau batuan.

• Gaya penahan dipengaruhi oleh:

- kekuatan batuan dan kepadatan tanah.

• Faktor penyebab terjadinya gerakan pada lereng juga tergantung pada kondisi batuan dan tanah penyusun lereng, struktur geologi, curah hujan, vegetasi penutup dan penggunaan lahan pada lereng tersebut, namun secara garis besar dapat dibedakan sebagai faktor alam dan faktor manusia.

Faktor alam

• Kondisi geologi : batuan lapuk, kemiringan lapisan, sisipan lapisan batu lempung, struktur sesar dan kekar, gempa bumi, stratigrafi, dan gunung berapi.

• Iklim : curah hujan yang tinggi.• Keadaan topografi : lereng yang curam. • Keadaan air : kondisi drainase yang tersumbat, akumulasi

massa air, erosi dalam, pelarutan dan tekanan hidrostatika. • Tutup lahan yang mengurangi tahan geser, misalnya tanah

kritis.• Getaran yang diakibatkan oleh gempa bumi, ledakan,

getaran mesin, dan getaran lalu lintas kendaraan.

Faktor manusia• Pemotongan tebing pada penambangan batu di lereng

yang terjal.• Penimbunan tanah urugan di daerah lereng.• Kegagalan struktur dinding penahan tanah.• Penggundulan hutan.• Budidaya kolam ikan diatas lereng.• Sistem pertanian yang tidak memperhatikan irigasi yang

aman.• Pengembangan wilayah yang tidak di imbangi dengan

kesadaran masyarakat, sehingga RUTR tidak ditaati yang akhirnya merugikan sendiri.

• Sistem drainase daerah lereng yang tidak baik.

Gejala umum tanah longsor

• Munculnya retakan-retakan di lereng yang sejajar dengan arah tebing. Biasanya terjadi setelah hujan.

• Munculnya mata air baru secara tiba-tiba.• Tebing rapuh dan kerikil mulai berjatuhan.• Jika musim hujan biasanya air tergenang, menjelang

bencana itu, airnya langsung hilang.• Pintu dan jendela yang sulit dibuka.• Runtuhnya bagian tanah dalam jumlah besar.• Pohon/tiang listrik banyak yang miring.• Halaman/dalam rumah tiba-tiba ambles.

Tujuan Analisis Stabilitas Lereng

• Mengetahui stabilitas jangka pendek dan jangka panjang

• Mengetahui kemungkinan terjadinya longsor• Mengetahui cara untuk mendesain ulang lereng

yang telah longsor

Prinsip Dasar Analisa Faktor Aman Lereng

t = tahanan geser sepanjang L (t/m2)

c = kohesi massa lereng (t/m2)

L = panjang segmen bidang gelincir (m)

W = berat massa lereng di atas segmen

L (ton)

V = beban luar (ton)a = sudut yg dibentuk oleh bidang

gelincir dg bidang horisontal (derajat)m = tekanan pori (water x h x L)

ᶲ = sudut geser dalam massa lereng

(derajat)

S = gaya dorong geser (ton/m2)

F = faktor aman lereng (tanpa satuan)

Beberapa cara melakukan analisis stabilitas lereng

Secara garis besar dibagi 3 (tiga) kelompok:Cara pengamatan visual yaitu dengan mengamati langsung di lapangan dengan membandingkan

kondisi lereng yang bergerak atau diperkirakan bergerak dan yang yang tidak. Cara ini

memperkirakan lereng labil maupun stabil dengan memanfaatkan pengalaman di lapangan. Cara

ini kurang teliti, tergantung dari pengalaman seseorang. Cara ini dipakai bila tidak ada resiko

longsor terjadi saat pengamatan.

Cara komputasi adalah dengan melakukan hitungan berdasarkan rumus (Fellenius, Bishop,

Janbu, Sarma, Bishop modified ,dan lain-lain).

Cara grafik adalah dengan menggunakan grafik yang sudah standar (Taylor, Hoek & Bray, Janbu,

Cousins dan Morganstren). Cara ini dilakukan untuk material homogen dengan struktur

sederhana. Material yang heterogen (terdiri atas berbagai lapisan) dapat didekati dengan

penggunaan rumus (cara komputasi).

Hubungan Nilai Faktor Keamanan Lereng dan Intensitas Longsor

Nilai F Kejadian longsor

F < 1,07 Sering terjadi longsor (lereng labil)

1,07 < F < 1.25 Pernah terjadi longsor (lereng kritis)

F > 1,25 Jarang terjadi longsor (lereng relatif stabil)

Data yang diperlukan untuk perhitungan faktor aman lereng

• Data lereng untuk membuat penampang lereng: sudut lereng, tinggi lereng, dan panjang lereng dari kaki lereng ke puncak lereng.

• Data mekanika tanah

- sudut geser dalam (ᶲ; derajat)

- kohesi (c; kN/m2 atau ton/m2)

- berat isi tanah basah (wet; kN/m3 atau ton/m3)

- kadar air tanah (w; %)

Beberapa metode utk analisis stabilitas lereng

Stabilitas Lereng Menerus (infinite slope) Tanpa rembesan air

2cos..

cos

cos...H

L

HL

bc

Na

b

L

bc

WNa

TaH

W = LH gNa = LH . gcos bTa = LH . g sin b

Tegangan normal (s) akibat berat W adalah

Tegangan geser (t) akibat berat W adalah

sin.cos..

cos

sin..H

L

HL

bc

Ta


Tegangan geser (t) diimbangi/ ditahan oleh kuat geser tanah (tf)

tf = c + s tan f

tf = c + L H g cos b tan f

Stabilitas lereng :

sin.cos..

tan.cos.. 2

H

HcSF

d

f


Pada kondisi kritis tf = td

c + g.H cos2 b tan f = g. H. cos b. sin b

1. Untuk tanah berbutir kasar, c = 0

g.H cos2 b tan f = g. H. cos b. sin b

tan f = tan b

2. Untuk tanah berbutir halus, f = 0

c = g. H. cos b. sin b

Stabilitas Lereng Menerus (infinite slope)Dengan Rembesan Air

2cos..

cos

cos...H

L

HL

bc

Nsat

sata

b

L

bc

WNa

TaH

W = LH gsat

Na = LH gsat . cos bTa = LH gsat . sin b

tegangan normal (s) akibat berat W adalah

tegangan geser (t) akibat berat W adalah

sin.cos..

cos

sin..H

L

HL

bc

Tsat

satad

b

H cos b

arah rembesan air

H cos2 b


Tegangan geser (t) diimbangi/ ditahan oleh kuat geser tanah (tf)

tf = c + s’ tan f

tf = c + ( -s u) tan fdimana

u = gw H cos2 b

s = gsat H cos2 b

tf = c + (gsat H cos2 b - gwH cos2 b ) tan ftf = c + (gsat - gw ) H cos2 b tan f

tf = c + g’H cos2 b tan f


sin.cos..

tan.cos.'. 2

H

HcSF

satd

f

Pada kondisi kritis (seimbang), tf = td

c + g ’ .H cos2 b tan f = gsat. H. cos b. sin b


tan'

'tan

w

1. Untuk tanah berbutir kasar, c = 0

g ‘ .H cos2 b tan f = g sat. H. cos b. sin b

Kemiringan lereng maksimum adalah

tan'

'tan 1

w

atau

2. Untuk tanah berbutir halus, f = 0

c = g sat. H. cos b. sin b

Stabilitas Lereng Tinggi Terbatas (finite slope) dengan Bidang Longsor Lurus

.ABCW H

A

B C

Ta

NaW

b q

sin.sin)sin(2.5,0 HW

sin

)sin(5,0

sin.sin.sin

)sin(5,0

sin

2

2

HT

HT

WT

a

a

a

cos.sin.sin

)sin(5,0

cos

2

HN

WN

a

a

Gaya pendorong (Ta)Gaya normal (Na)

Berat massa ABC


Tegangan normal (s) adalah

cos.sin

)sin(5,0

sin

cos.sin.sin)sin(

5,0 2

H

H

H

AC

Na

Tegangan geser ( )t adalah

sin.sin

)sin(5,0

sin

sin.sin.sin)sin(

5,0 2

H

H

H

AC

T

d

d

ad


Tegangan geser akan ditahan (diimbangi) oleh kuat geser tanah

tan.cos.sin

)sin(5,0

tan

Hc

c

f

f

Stabilitas lereng ditentukan dari perbandingan kuat geser tanah (tf ) dengan tegangangeser tanah (t)

d

fSF

SF (safety factor) adalah faktor keamanan. Lereng akan stabil bila SF bernilai 1 atau lebih


sin.sin

)sin(5,0

tan.cos.sin

)sin(5,0

H

Hc

SF


Pada kondisi kritis SF = 1, atau tf = , t maka

sin.sin

)sin(5,0tan.cos.

sin

)sin(5,0

HHc

cos.sin

)cos(1

4

.Hc

)cos(1

cos.sin.4

c

H

Sehingga dengan penyederhanaan diperoleh

Tinggi maksimum lereng adalah

Stabilitas Lereng Tinggi Terbatas (finite slope) dengan Bidang Longsor Melingkar

j

W2

W1R

R

RO

A B

H

CD

L2

L1

E

F

Berat tanah W1 = luas EFCD g

Berat tanah W2 = luas ABFE g

Kemungkinan W1 mengalami kelongsoran ditahan oleh W2 dan c

Kuat geser tanah akibat kohesi, c

Bila semua gaya dimomenkan ke titik O maka diperoleh:

Momen yang meruntuhkan Md = W1. L1

Momen penahan Mr = W2.L2 + c . (AED). R

maka momen keseimbangan di O adalah :W1.L1 – W2. L2 = c. (AED). R

Bila busur AED = . j R maka

W1.L1 – W2. L2 = c. . j R . R

Untuk tanah lempung = 0 , f syarat stabil lereng adalah

c = (W1.L1 – W2.L2)/ . j R2

Stabilitas Lereng Tinggi Terbatas (finite slope) dengan Bidang Longsor Melingkar

Analisis stabilitas lereng menggunakan metode irisan (slice method)

1 23

4

5

67

5

Fri

a

DyDx

W5

b

Nai

Tai

Nai = Wi cos aTai = Wi sin aFri = t . b

= (c + s tan ) f b

= c.b + b s tan fs = Nai/b atau Nai = s . b

a = tan-1 (Dy/Dx)

= c (Dx/cos a) + W . cos a tan f

= c.b + Nai tan f

Analisis stabilitas lereng menggunakan metode irisan (slice method)

sin

)tan.cos.(

.

.

.

_

_

i

i

a

ri

a

ri

W

WbcFS

TR

FR

TR

FRFS

peruntuhmomen

penahanmomenFS

stabilitas lereng (slope stability)

Documents