ANALISIS KESTABILAN KESTABILAN LERENG MENGGUNAKAN METODE KESETIMBA KESETIMBANGAN NGAN BATAS BATAS DAN METODE METODE ELEMEN HINGGA HINGGA DI KECAMATAN WONOLELO SAWANGAN KAB. MAGELANG JAWATENGAH
Recky ReckyTob Tobing ing*, *, Ervina Ervina Sari*, Sari*, Aditya Aditya Wibawa Wibawa* * *) Mahasiswa Teknik Pertambangan Prodi Teknik Pertambangan Pertambangan FTM – UPN “Veteran” Yogyakarta Jl. SWK 104 Condongcatur Yogyakarta 55283, Tel. 0274-48984
ABSTRAK Stud tudi ini ini membaha bahass tent tenta ang kest estabilan lere leren ng (per permukaa ukaan n tana tanah h yang membentuk sudut terhadap terhadap bidang horizontal) pada dinding jalan di desa Plutunga Plutungan n Kecamatan Kecamatan Wonolel Wonolelo o Sawangan Sawangan kabupate kabupaten n Magelang. Magelang. Jalan yang menghubungkan menghubungkan Kabupaten Kabupaten Magelang-B Magelang-Boyolal oyolalii ini selalu dipa ipadati dati oleh leh arus rus lalu lalu lin lintas tas. Analisis ini menggunakan menggunakan Methode kesetimbangan batas dan metode metode elemen elemen hingga. hingga. Analisa Analisa untuk menget mengetahui ahui kestabila kestabilan n lereng ini ini selanjutnya menggunakan suatu program geoteknik yaitu Slide Vesion.5 dan Phase2 Phase2 Versi Version on 7 dari rocscien rocscience. ce. Berdasark Berdasarkan an hasil hasil pengamata pengamatan n di 0 lapangna lapangna didapat didapat geometri geometri tinggi tinggi lereng lereng 9,60m 9,60m dan dan kemiri kemiringan ngan 79 . Dari Analisis kestabilan lereng dengan menggunakan software slide versi 5.0 dan dengan menggunakan software phase2 versi 7.0 menunjukan bahwa dalam keadaan jenuh total untuk lereng aktual nilai faktor keamanan keamanan dibawah 1,3 1,3 dengan nilai FK 0,785 0,785 dan nilai SRF 0,81. 0,81. Tindakan stabilitas stabilitas yang dapat diterapkan diterapkan lereng penahan penahan adalah dengan dengan mengubah mengubah geometr geometrii lereng atau meland melandaikan aikan lereng lereng dengan dengan 0 kemir kemiring ingan an 55 sehinggg sehinggga a didapat didapat nilai FK 1,302 1,302 dan SRF SRF 1,324. 1,324. Kata Kata kunci kunci:: (Kestabil (Kestabilan an leren lereng, g, Keseti Kesetimba mbanga ngan n batas, batas, metode metode elemen elemen hingga) ABSTRACT This study discusses the stability of of slopes (groundsurfac (groundsurfacee at an angle to the horizontal plane) in the wall of street in the district Plutungan Wonolelo Sawangan Magelang. The road connecting Magelang-Boyolali is always packed with traffic. This analisys analisys uses methode methode limit equilibriu equilibriun n and and finite element element methode. Slope stability analysis to determine further the use of a geotechnical program slide version 5 and phase2 version 7 from rocsc rocscien ience ce.. Based Based on the the observ observati ations ons obta obtaine ined d result result of with with hight hight 0. geometry geometry 9,60m and slope angle 79 2 Stability analysis analysis using using sofware sofware slide version 5.0 and phase version 7.0 7.0 and showed showed that in a state of total saturated to the actual actual slopes slopes below1,3 below1,3 with FK 0,785 0,785 and SRF SRF 0,81. 0,81.
Action that can be applied to slope stability is a barrier to 0 changing changing the the geometry geometry or sloping sloping the slope slope with slope slope angle angle 55 and value FK 1,302 1,302 and SRF SRF 1,324. 1,324. Keyword Key words: s: (Slope (Slope stability, stability, limit equilibri equilibrium um methode, methode, finite finite element element methode) PENDAHULUAN
Pada permukaan permukaan tanah tanah yang tidak tidak horizonta horizontal, l, komponen komponen gravita gravitasi si cendrung mengerakkan tanah ke bawah. Jika komponen gravitasi sedemikian besar sehingga perlawanan terhadap geseran yang dapat dikerahkan oleh tanah pada bidang longsornya terlampaui, maka akan terjadi kelongsoran lereng. Analisis stabilitas pada permukaan tanah yang miring ini, disebut disebut analisis stabilitas stabilitas lereng. Analisis ini sering digunakan dalam perancangan dan perbaikan bangunan seperti: jalan raya, kereta api, bandara, bendungan dan lain-lainnya. Pada umumnya analisis stabilitas dilakukan untuk mengecek keamanan dari lereng alam, lereng galian, dan lereng timbunan. timbunan. Dalam analisis stabilitas stabilitas lereng, bila geometri lereng dan kondisi tanah sudah diketahui, maka analisis stabilitas lereng dapat dilakukan dilakukan dengan dengan program program komputer. komputer. Perlu adanya adanya informasi informasi tentang tentang kestabila kestabilan n lereng lereng untuk mengurang mengurangii jatuhnya jatuhnya korban korban jiwa akibat akibat tanah tanah longsor. Dengan latar belakang hal tersebut diatas, maka penelitian tentang tentang kestabilan lereng menjadi sangat sangat penting untuk memberikan memberikan informasi mengenai daerah atau lokasi yang berpotensi terjadinya pergerakan tanah dengan kenampakan alam yang ada sehingga kita bisa melakukan berbagai macam pencegahan sebelum gerakan tanah menjadi bencana yang tidak kita harapkan. Daerah Daerah penelitian penelitian dilakuk dilakukan an pada pada dinding dinding jalan di desa Plutung Plutungan, an, Kecamatan Wonolelo Sawangan, Kabupaten Magelang Provinsi Jawa 0
Tengah KM29 Jalan Raya Boyolali-Mungkid dengan koordinat 7 29’48” S 0
– 110 22’49”E lihat lihat Gamba Gambarr 1 dan Gamb Gambar ar 2.
Gamba Gambarr 1. Lokas Lokasii Kesamp Kesampaia aian n Daerah Daerah Peneli Penelitia tian n
Gambar 2. Titik Pengambilan Sampel Sampel Material, arah kamera menghadap menghadap timur laut.
TUJUAN
Tujuan yang ing ingin dica icapai adalah untuk 1. Mengetahui sifat
fisik maupun mekanik tanah pada daerah
penelitian 2. Menget Mengetah ahui ui tingka tingkatt kesta kestabil bilan an leren lereng g didaer didaerah ah penel penelitia itian n 3. Memberika Memberikan n rancanga rancangan n lereng yang yang aman. aman. 4. Membandi Membandingka ngkan n hasil hasil perhitunga perhitungan n nilai faktor faktor keamana keamanan n dari dua dua metode yang berbeda,.yaitu metode kesetimbangan batas dan metode numerik
METODE METODE DAN TINJAUAN TINJAUAN PUSTAKA PUSTAKA Metode Penelitian
Adapun Adapun metode metode penelitian penelitian terbagi terbagi menjadi menjadi dua yaitu yaitu : cara penelitian penelitian dan pengolahan pengolahan data. Kegiatan yang dilakukan dalam penelitian penelitian ini adalah studi literatur, penyelidikan lapangan, lapangan, pengujian laboratorium, pengolahan data dari lapangan lapangan dan laboratorium, laboratorium, serta analisis kemantapan kemantapan lereng dengan menggunakan menggunakan metode metode kesetimbangan kesetimbangan batas dan numerik. Dalam melaksanakan melaksanakan penelitian penelitian ini data yang berhubungan berhubungan dengan dengan analisa didapatkan dengan dua cara, yaitu melakukan studi literatur di Instansi terkait dan penelitian langsung langsung di lapangan. Berikut merupakan merupakan data yang diperoleh diperoleh selama melakukan melakukan penelitian penelitian : a.
Stud Studii Lite Litera ratu turr dan dan Peng Pengum umpu pula lan n Dat Dataa Seku Sekund nder er : Dari hasil studi literatur dan pengumpulan data sekunder diperoleh
data sebagai berikut :
Peta kesampaian daerah.
Peta Geologi.
b.
Penelit litian ian di lapangan : Penelitian di lapangan ini bertujuan untuk untuk mendapatkan mendapatkan data primer primer
yaitu geometri lereng, arah kemiringan lereng, struktur geologi (kekar dan sesar) bila ada. Lokasi penelitian masih dapat dijangkau, sehingga pengukuran geometri lereng dilakukan berdasarkan kondisi sebenarnya di lapangan dengan cara mengukur panjang sisi miring pada lereng yang dibuat dan mendeskripsikan material pada lapisan pembentuk lereng. Peralatan Peralatan yang yang digunaka digunakan n adalah adalah kompas kompas geologi, geologi, meteran meteran 5 m, tali plastik, clipboard dan dan form form diskri diskripsi psi tanah tanah.. Kondis Kondisii materi material al pada pada lokas lokasii
penelitian penelitian berjenis berjenis material material pasir pasir dan tanah, tanah, sehingg sehinggaa sulit menen menentukan tukan struktur geologi di lokasi tersebut, sehingga sehingga tidak ada pengukuran pengukuran struktur geologi. geologi. Data yang yang diperoleh diperoleh dari dari studi studi literatur literatur dan penel penelitian itian di lapanga lapangan n selanjutnya diolah untuk dapat dipakai dalam melakukan analisa. Analisa untuk mengetahui kestabilan lereng ini selanjutnya menggunakan suatu Slidee Ves Vesion. ion.5 5 dan Phas Phase2 e2 Vers Versio ion n 7 dari program geoteknik yaitu Slid rocscience dengan parameter yang telah tersedia. Tinjauan Tinjauan Pustaka Pustaka
Analisis geologi teknik Pengujian yang dilakukan di laboratorium bertujuan untuk menda ndapatk patkaan sifa ifat fis fisik dan dan sifa ifat meka mekan nik tan tanah yang dipe diperl rluk ukaan dala dalam m penentuan daya aya dukung tanah dan kestabilan lereng.
Pengujian ini
dila dilaku kuka kan n pada pada labo labora rato toriu rium m meka mekani nika ka tana tanah h yang melip meliput utii : a) Sifa Sifatt Fis Fisik Tana Tanah h Secara umum tanah terdiri dari tiga bagian, yaitu butiran tanah
yang merupakan bahan utama, air, dan udara. Udara dan air
bera berada da pada pada rua ruanga ngan anta ntara butir utiran an-b -bu utira tiran n tana tanah h ters terseebut, ut, rua ruang antar tar buti butira ran n tana tanah h dise disebu butt deng dengan an pori pori tana tanah. h.
Berat Berat Isi Isi Tanah Tanah Berat isi tanah/ unit weight or density ( ) adala adalah h perban perbandin dinga gan n
antara berat tanah seluruhnya nya dengan isi tanah seluruhnya nya (Wesley) 1977. Berat isi tanah tergantung pada berat masing-masing butiran tanah yang ada, jumlah total partikel yang ada dan jumlah air yang ada di dalam rongg ngga. Berat isi isi tan tanah bisa dicari denga ngan menggunakan rumus berikut : W =
.... ...... .... .... .... .... .... .... .... .... .... ..... ..... ..... ..... .... .... .... .... .... .... .... .... .... .... .... .... .. (1) (1)
V dengan 3
= Berat Berat isi tanah tanah (gr/cm (gr/cm ) W = Berat Berat tanah tanah basah basah (gr) (gr)
3
V = Volu Volume me wad wadah ah (cm (cm ) b) Sifat Sifat Mekan Mekanik ik Tanah Tanah
Sudut geser dalam ( )
Sudut geser dalam adalah sudut yang dibentuk dari hubungan tegangan normal dengan tegangan geser dalam material tanah. Sudut geser dalam juga merupakan sudut rekahan yang dibentuk jika suatu material dikenakan tegangan yang melebihi tegangan gesernya. Untuk mengetahui besar sudut geser dalam harus dilakukan uji geser langsung dan uji triaksial.
Kohesi (c)
Kohesi adalah kuat tarik menarik antara butiran tanah yang dinyatakan dalam satuan berat persatuan luas. Bila kuat gesernya semakin besar, maka semakin besar pula harga kohesi dari tanah tersebut. Ini berarti tanah dengan kohesi yang besar dapat dibuat lereng dengan kemiringan yang besar untuk nilai keamanan yang sama. Harga kohesi didapat dari analisis laboratorium, yaitu dengan uji geser langsung dan uji triaksial. c) Meto Metode de Anal Analis isis is Analisis stabilitas lereng yang digunakan pada daerah penelitian menggunakan metode keseimbangan batas (The Limiting Equilibrium Methods). Metode ini dapat dinyatakan dengan persamaan-persamaan
keseimbangan dari satu atau beberapa blok yang diasumsikan tidak terderform terderformasi, asi, dan mengurang mengurangii gaya-gay gaya-gayaa yang yang tidak tidak diketah diketahui ui (reaksi (reaksi dari bagian stabil massa batuan atau gaya antara blok), khususnya gaya geser yang bekerja pada permukaan longsor yang dipilih sebelumnya. Dalam Dalam metode metode ini, lereng lereng dibagi dibagi dalam dalam beberapa beberapa segme segmen n dengan dengan pusat pusat gaya di titik tertentu, kemudian menganalisis gaya yang berkerja pada lereng, saat terjadi longsor dan setiap bagian pada kondisi keseimbangan statis statis lihat lihat gamba gambarr 3.
Sumber : Rock slope engineering : civil and mining / Duncan C. Wyllie, Christopher W. Mah —4th ed. (2005)
Gambar 3. Perhitungan Nilai Faktor Faktor Keamanan Menggunakan Menggunakan Metode Metode Bishop Lereng akan runtuh karena kuat geser material pada permukaan bidang gelincir tidak cukup untuk menahan tegangan geser aktual. Faktor Keamanan lereng tersebut adalah sebagai berikut : FK
f
………………………………………………...……...(2)
merupakan kuat geser material material yang dihitung berdasarkan kriteria Mohr - Coulomb, yaitu :
c n tan …...……………………………………….……(3)
Dan f adalah tegangan geser pada bidang gelincir. Yang dapat dihitung sebagai berikut : f
c f n tan f …………………………………………….(4)
Dimana parameter kuat geser c f dan f adalah :
c
c f
f
tan tan 1 ………………..……………….…………..(6) SRF
SRF
………………………………………..……….…...(5)
Keterangan : c f
: kohesi pada saat failure
f
: sudut geser dalam saat failure
SR F
: Strength Reduction Faktor
SRF atau Strength Reduction Faktor , merupakan besaran di dalam “shear strength reduction method ”, ”, dimana pada metode tersebut
dilakukan pengurangan terhadap parameter kuat geser batuan. Untuk mendapatkan mendapatkan SRF yang tepat sangat perlu untuk melakukan iterasi sampai lereng mengalami keruntuhan (iterasi menjadi non konvergen). Saat iterasi lereng non konvergen konvergen terjadi, tidak ada distribusi tegangan yang dapat dicapai untuk memenuhi kriteria Mohr – Coulomb dan kesetimbangan batas. Iterasi non konvergen diikuti dengan naiknya perpindahan. Biasanya nilai perpindahan mengalami lompatan yang besar pada saat lereng runtuh dibandingkan dibandingkan pada saat lereng belum runtuh. Aplikasi SRF pada kemantapan lereng akan menunjukkan Faktor Keamanan lereng, seperti yang terlihat pada persamaan berikut : FK
FK
FK
c n tan
c tan tan n tan 1 SRF SRF c n tan
c n tan SRF c n tan tan
Sehingga, FK = SRF
1
x
………………………...(7)
………………………..…..…………......(8)
SRF c n tan
………………………..….......(9)
HASIL DAN PEMBAHASAN Hasil Pengujian Laboratorium Laboratorium
Berdasarkan data tanah yang didapat dari
hasil pengujian di
laborator laboratorium ium mekanika mekanika tanah – UPN “veteran” Yogyakarta di dapatkan hasil hasil pada pada tabel tabel 1. Tabel 1. Data hasil uji laboratorium No. Sampel
Litologi
Bobot isi (φ ) 3
sampel 1
Tanah
KN/m 17,93
Kohesi (c) 2
KN/m 32,152
sudut geser dalam 0 () 28,53
Modulus Young
Poisson
(kPa) 592,9
ratio 0,25
Berdasarkan pengukuran secara langsung di lapangan, maka diperoleh geometri geometri lereng (Gambar 4) adalah : Jumlah Jenjang
: 1 Jenjang
Tinggi Jenjang
: 9,6 m
Sudut Kemiringan Lereng
: 79 79°
Gambar 4. Sketsa sayatan lereng lereng pada kondisi aktual aktual di lapangan Perhitungan Menggunakan Software
Pada tabel tabel 2 akan akan disajikan disajikan mengenai mengenai hasil hasil perhitu perhitunga ngan n nilai nilai faktor faktor keama keamanan nan lereng lereng aktu aktual al pada pada sayata sayatan n di daerah daerah pene peneliti litian. an. Nila Nilaii FK dihitung dengan menggunakan dua buah metode yang berbeda. Metode yang pertama adalah metode kesetimbangan Batas Bishop dengan menggunakan software software slide versi versi 5.0 dari rocscience sedangkan metode yang kedua kedua adalah adalah metode metode metode metode elemen elemen hingga hingga dengan dengan pendeka pendekatan tan SRF 2
menggunakan software phase versi 7.0 dari rocscience. Contoh output
dari software slide v 5.0 dan software phase2 v 7.0 dapat dilihat pada gambar 5 dan 6. Tabel Tabel 2. Hasil Perhitun Perhitungan gan Faktor Faktor Keamanan Keamanan Lereng Lereng Aktual Aktual
LERENG
Tanah
Tinggi Lereng
Faktor Keamanan Slope
2
Slide
Phase
Jenuh
Jenuh
(m )
(° )
total
total
9,6
79
0,785
0,81
Keterangan
Tidak Stabil
Gamb Gambar ar 5. Output software slide versi 5.0
Output software software phase2 phase2 versi versi 7.0 Gamb Gambar ar 6. Output
Perbaikan geometri lereng pada sayatan dilakukan terhadap material pada sayatan, sayatan, diperoleh geometri geometri lereng yang aman sesuai sesuai dengan nilai faktor faktor keamanan keamanan yang disyaratkan (FK>1,3). Perbaikan geometri lereng pada lereng tunggal dengan mengurangi sudut kemiringan awal, sehingg sehinggaa lebih landai landai dari pada semula semula (Lihat (Lihat gambar gambar 7)
Sudut Awal
Sudut Rekomendasi
Gambar Gambar 7. Perubaha Perubahan n sudut pada pada Geometri Geometri lereng lereng Hasil
perhitungan
faktor
keamanan
menggunakan
metode
kesetimbangan batas dan metode elemen hingga dengan mengubah geometri lereng sehingga lebih landai landai dari pada pada lereng aktual dapat dilihat pada tabel 3. Tabel 3. Perbanding Perbandingan an Faktor Faktor Keamanan Keamanan antara antara FK dan SRF Tinggi (m)
9,6
Sudut 0 ()
faktor keamanan Slide v. 5.0
Phase2 v. 7.0
FK (jenuh)
SRF (jenuh)
kesalahan relatif (%)
79
0,785
0,81
3,18
75
0,88
0,923
4,89
70
0,991
1,04
4,94
65 60
1,114 1,204
1,15 1,243
3,23 3,24
55
1,302
1,324
1,69
Perbed Perbedaa aan n antar antaraa faktor faktor keam keamana anan n menggu mengguna nakan kan softwa software re slide slide versi versi 5.0 denga dengan n software software phase2 phase2 versi versi 7.0 7.0 memiliki memiliki angka angka kesala kesalahan han relatif relatif antar antaraa 1,69% 1,69% - 4,94%. 4,94%. Semaki Semakin n kecil kecil sud sudut ut leran lerangny gnyaa semak semakin in besa besarr nilai nilai faktor keamanannya lihat gambar 7.
Gambar 7. Grafik faktor keamanan lereng terhadap sudut kemiringan
KESIMPULAN
Dari hasil hasil penelitian penelitian dan hasil analisis analisis yang yang dilakukan pada dinding jalan di desa Plutungan Kecamatan Wonolelo Sawangan kabupaten Magelang. Maka diperoleh beberapa kesimpulan sebagai berikut : 1.
Material Material yang yang ada ada di lokas lokasii penelitia penelitian n dapat dapat termasu termasuk k dalam dalam material material 3 yang sangat lunak dengan bobot isi (φ ) 17,93 KN/m ; kohe kohesi si (c) (c) 2
0
0
32,1 32,152 52 KN/m KN/m ; sudut geser dalam ( ) 28,53 ; Modulus Young (kPa) 592,9 kPa; poison ratio 0,25. 0,25. Jenis longsoran longsoran yang berpotensi terjadi di didaerah didaerah penelitian penelitian adalah adalah longsoran longsoran busur. busur. 2.
Geom Geomet etri ri lere lereng ng aktu aktual al dida didaer erah ah pene peneli liti tian an jika jika dian dianal alis isis is deng dengan an pendekatan kondisi air jenuh menunjukkan nilai FK dan SRF tidak 0
stabil. stabil. Geometr Geometrii lereng lereng aktual aktual tingg tinggii 9,60 m; sudut sudut 79 79 , nilai faktor keam keaman anan an lebi lebih h ren renda dah h dar darii pada pada 1,3 1,3 deng dengan an nila nilaii FK= FK=0, 0,78 785 5 dan dan SRF=0,81. 3.
Peranc Perancang angan an ulang ulang geomet geometri ri lere lereng ng pada pada daer daerah ah penel penelitia itian n dapa dapatt meningkatkan nilai Faktor Keamanan. Goemetri Goemetri lereng rekomendasi 0
FK>1,3 dengan mengubah mengubah lereng menjadi 55 . 4.
Analisis Analisis terhad terhadap ap lereng lereng deng dengan an keadaa keadaan n geomet geometri ri yang yang komple komplek k dan keadaan material material non homogen menggunakan metode metode elemen hingga hingga pendekata pendekatan n SRF memberik memberikan an hasil hasil yang yang tidak tidak jauh jauh berbeda berbeda dengan metode kesetimbangan batas yaitu sebesar.
DAFTAR PUSTAKA
1.
Hardiy rdiyaatmo tmo, Hary Hary C. 200 2006, Penanganan tanah longsor dan erosi , Gajah Mada University Press, Yogyakarta.
2.
Klic Kliche he,, Cha Charl rles es.. A. 1999 1999,, Rock Slope Stability, The Society for Mining, Metallurgy, London, England
3.
Lee W Abramso Abramson., n., Lee Lee T. T. S., S., Sharma Sharma S., Boyc Boycee G. M. M. 1996, 1996, Slope Stability and Stabilization Methods, John Willey and Sons, inc, New York.
4.
Potts, Potts, David David M. & Zdravk Zdravkovi ovit, t, Lidi Lidija ja 1999, 1999, Finite Element Analysis in Geotechnical Engineering Theory, Thomas Telford Ltd, 1 Heron Quary,
London. 5.
Wyllie Wyllie,, Duca Ducan n C. & Mah, Mah, Chri Christo stoph pher er W. W. 2004 2004,, Rock Slope Engineering th
4 Ed. The Institution of Mining and Metallurgy London.
