An A n ali al i s i s — Predi Pr edi k s i — Mit i g asi
UNIVERSITAS MUHAMMADIYAH YOGYAKARTA
i
Acknowledgment Acknowledgment Since Sincere rely ly thank thank goes goes to who has encou encourag raged ed and suppo supporte rted d the authortocompletethisbook: •
•
•
ii
Ir.Dr.RoslanHashim,AssociateProfessoratDepartmentof CivilEngineering,UniversityofMalaya,Malaysia Dr.Hung-JiunLiao,ProfessoratDepartmentofConstruction Engineering,NationalTaiwanUniversityofScienceand Technology(TaiwanTech),Taiwan Dr.RyosukeKitamura,ProfessoratDepartmentofOceanCivil Engineering,KagoshimaUniversity,Japan
Bismillahirrohmanirrohimi DenganNamaAllahYangMahaPengasihdanMaha Penyayang
lham lhamdu duli lill llah ah, , sega segala la puji puji bagi bagi Alla Allah h Yang Yang Maha Maha Agun Agung, g, Tuha Tuhan n SemestaAlam.Diatelahmenurunkantanda-tandakekuasaannya baik baik mela melalu lui i ayat ayat-a -aya yat t kaun kauniy iyah ah maup maupun un kaul kauliy iyah ah. . Semu Semua a itu itu tentunyamenjadipelajarany tentunyamenjadipelajaranyangbaikba angbaikbagiorang-orangy giorang-orangyangmauberfi angmauberfikir kir danmenggunakanakalnya. Seba Sebaga gai i ungk ungkap apan an rasa rasa sy syuk ukur ur atas atas karu karuni niaa-Ny Nya, a, buku buku berj berjud udul ul Tana Tanah h Long Longso sor: r: Anal Analis isis is – Pred Predik iksi si – Miti Mitiga gasi si ini ini dapa dapat t dise disele lesa saik ikan an. . Penyusun Penyusunan an buku ini terinspi terinspirasi rasi dari rangkai rangkaian an kejadian kejadian tanah tanah longsor longsor di tana tanah h air. air. Indo Indone nesi sia a deng dengan an kara karakt kter eris isti tik k wila wilaya yah h yang yang terd terdir iri i atas atas datara dataran n tinggi tinggi dan rendah rendah, , curah curah hujan hujan yang yang relati relatif f tingg tinggi, i, dan berad berada a pada pada rang rangka kaia ian n " ring of fire " " sang sangat at rent rentan an terh terhad adap ap keja kejadi dian an tana tanah h long longso sor. r. Seti Setida dakn knya ya terd terdap apat at 918 918 loka lokasi si rawa rawan n long longso sor r di Indo Indone nesi sia. a. Kerugian Kerugian yang yangdita ditangg nggungakiba ungakibat tben bencana cana tanah tanahlon longsor gsor sekitarRp sekitarRp800 800 mili miliar ar, , seda sedang ngka kan n jiwa jiwa yang yang tera teranc ncam am seki sekita tar r 1 juta juta seti setiap ap tahu tahunn nnya ya. . Oleh Ol eh kare karena nany nya, a, wila wilaya yah h Indo Indone nesi sia a memi memili liki ki ting tingka kat t risi risiko ko yang yang ting tinggi gi terha terhadap dap benca bencana na tanah tanah longso longsor. r. Salah Salah satu satu usaha usaha untuk untuk mengu menguran rangi gi risikobencana risikobencana adalahdenganmening adalahdenganmeningkatk katkan ankapa kapasita sitas. s.Buku Buku ini adalah adalah seba sebaga gai i upay upaya a untu untuk k mena menamb mbah ah peng penget etah ahua uan n masy masyar arak akat at tent tentan ang g tanahlongsorgunameningkatkankapasitastersebut. Seca Secara ra kon konsep septua tual, kej kejadia dian tan tanah longso gsor dap dapat ditin tinjau dari ari beberapadisiplinilmusepertigeografi,geologi,ilmutanah,geodesi,dan sebagainya. Sehingga, kajian tanah longsor memerlukan kajian multidisiplin. Pada ranah akademik, buku ini dimaksudkan untuk memban membantu tu para para mahas mahasisw iswa, a, penel peneliti iti, , prakti praktisi si guna guna memaha memahami mi proses proses, , mekan mekanism isme, e, analis analisis is dan predi prediksi ksi, , mitig mitigasi asi, , instr instrume umenta ntasi si, , dan anali analisi sis s risi risiko ko benc bencan ana a tana tanah h long longso sor r dala dalam m pers perspe pekt ktif if disi disipl plin in geot geotek ekni nik k dan dan kete ketekn knik iksi sipi pila lan. n. Dala Dalam m mata mataku kuli liah ah di Prog Progra ram m Stra Strata ta-1 -1 Tekn Teknik ik Sipi Sipil, l, iii
bahas bahasan an Tanah Tanah Longs Longsor or merup merupak akan an bagia bagian n kecil kecil dari dari pokok pokok bahas bahasan an Analisis Stabilitas Lereng dalam matakuliah Mekanika Tanah, atau menj menjad adi i mata mataku kuli liah ah pili piliha han. n. Sehi Sehing ngga ga bagi bagi maha mahasi sisw swa a mate materi ri yang yang diber diberik ikan an masih masih sangat sangat terba terbatas tas untuk untuk bekal bekal terjun terjun di jasa jasa konst konstruk ruksi si. . Pada Pada kebany kebanyaka akan n prakte praktek, k, tekni teknik k mitig mitigas asi i tanah tanah long longsor sor lebih lebih banya banyak k dilakuk dilakukan an daripada daripada pencega pencegahan han dini dini bahaya bahaya tanah tanah longsor. longsor.Seda Sedangka ngkan n pada pada ranah ranah peneliti penelitian, an,kaji kajian an tentang tentangpred prediksi iksi danpemo dan pemodel delan an stabilita stabilitas s lereng serta analisis risiko lebih banyak dilakukan. Dewasa ini, pemo emodela elan tan tanah lon longsor sor ini tel telah bany anyak diko ikombin binasikan kan denga ngan sist sistem em info inform rmas asi i geog geogra rafi fis s (SIG (SIG) ) seba sebaga gai i medi media a peny penyaj ajia ian n yang yang lebi lebih h menarik. Dalam penyusunan buku ini, penulis sedapat mungkin menambah menambahkan kan hasil-ha hasil-hasil sil kajian kajian terkini terkini yang bersumbe bersumber r dari jurnal jurnal dan hasil hasil pene penelit litia ian. n. Buku Buku ini disus disusun undar dari i tujuh tujuhBab Bab yang yang terdi terdiri ri atas atas Bab I tentangpenjel tentangpenjelasan asan umum kejadian kejadian tanah tanahlong longsor,Bab sor,BabII IIyang yang berisika berisikan n tipikal,proses,danmekanismetanahlongsor,BabIIIyangmenguraikan amba ambang ng huja hujan n dan dan peri pering ngat atan an dini dini, , Bab Bab IV tent tentan ang g anal analis isis is stab stabil ilit itas as lereng, Bab V menjelaskan tentan tang integrasi model hidrologi dan stab stabil ilit itas as lere lereng ng, , Bab Bab VI menu menuli lisk skan an tent tentan ang g inst instru rume ment ntas asi i dan dan tekn teknik ik mitigasi,dananalisisrisikobencanatanahlongsordituliskandalamBab VII. Sehubungan dengan beberapa istilah asing yang terkadang kesulitanuntukdicaripadanankatanyadenganBahasaIndonesia,maka penul penulis is tetap tetap menya menyaji jikan kannya nya dalam dalam bahas bahasa a asing asing terseb tersebut. ut. Guna Guna lebi lebih h mema memaha hami mi poko pokok k baha bahasa san n dala dalam m buku buku ini ini dibe diberi rika kan n cont contoh oh-c -con onto toh h perma ermas sala alahan dan pen penyel yelesaia aiannya nya. Sec Secara kes keseluruh uruha an buku ini memilikitujuaninstruksionalsebagaiberikut: 1. dapatmemahamitipikal,pros dapatmemahamitipikal,proses,danmekan es,danmekanismetanahlo ismetanahlongsor. ngsor. 2. dapat dapat memaha memahami mi pemod pemodel elan an amban ambang g hujan hujan yang yang digun digunaka akan n untuk untuk evaluasikejadiantanahlongsor. 3. dapat memahami prinsip pemodelan fis fisika tanah longsor yang mengintegrasikanmodelh mengintegrasikanmodelhidrologidansta idrologidanstabilitaslereng. bilitaslereng. 4. dapa dapat t mema memaha hami mi prin prinsi sipp-pr prin insi sip p anal analis isis is stab stabil ilit itas as lere lereng ng deng dengan an metodedeterministikdanprobabilistik. 5. dapa dapat t meng menget etah ahui ui dan dan mene menera rapk pkan an prin prinsi sipp-pr prin insi sip p inst instru rume ment ntas asi i tanahlongsor. 6. dapatmengetahuiprinsipte dapatmengetahuiprinsipteknikmitigasitanah knikmitigasitanahlongsor. longsor. 7. dapatmemahamidasar-da dapatmemahamidasar-dasaranalisisrisi saranalisisrisikobencana kobencanatanahlongso tanahlongsor. r. iv
Tanah Longsor: Analisis - Prediksi - Mitigasi
Bukuinidisusunmelaluiprosesyangcukuppanjang.Banyakbahan Bukuinidisusunmelaluiprosesyangcukup panjang.Banyakbahan rujuk rujukan an jurna jurnal l ilmia ilmiah h intern internasi asiona onal l dipe diperol roleh eh ketik ketika a penul penulis is menem menempuh puh pendidikanStrata-3.Sebagianbahanpenulisanbukuinidiambilkandari hasi hasil l pene peneli liti tian an pada pada saat saat meng mengik ikut uti i prog progra ram m Post-Doctoral . . Seba Sebaga gai i akhir akhirdari dari penganta pengantar rini ini, ,wala walaupu upun nbuku buku initelah disusundenga disusundengan nseba sebaik ik mungkin mungkin, , bukan bukan berarti berarti luput luput dari kekurang kekurangan an dan kesalah kesalahan. an.Untu Untuk k itu segala segala bentuk bentuk kritik kritik dan saran saran akan akan diter diterim ima a denga dengan n lapan lapang g dada dada oleh oleh penu penuli lis s guna guna perb perbai aika kan n mutu mutu buku buku ini. ini. Pada Pada kese kesemp mpat atan an ini, ini, penu penuli lis s menguc mengucapk apkan an terima terima kasih kasih atas atas bantu bantuan an para para guru guru dan dan dosen dosen penul penulis is yang yang tela telah h memb member erik ikan an tela telada dan n seba sebaga gai i guru guru dan dan dose dosen n pros prosef efio iona nal. l. Teri Terima ma kasi kasih h kepa kepada da Prof Prof. . Dr. Dr. Ir. Ir. Kabu Kabul l Basa Basah h Sury Suryol olel elon ono, o, Dip. Dip.H. H.E. E., , D.E.A., D.E.A., Ir. Sutoj Sutojo o Tjokro Tjokrodi dihar hardj djo o (almar (almarhum hum), ), Ir. Gendut Gendut Hantor Hantoro, o, M.T. M.T. (al (almarhu rhum), dan dose osen-d n-dosen sen di Jurusa rusan n Tek Teknik nik Sipi Sipill, Uni Univers versiitas tas Muhammadiyah Yogyakarta yang telah memberikan teladan dan motiva motivasi si kepada kepada penul penulis is untuk untuk menye menyeles lesai aikan kan buku buku ini. ini. Ucapan Ucapan terim terima a kasih disampaikan pula kepada Saudara Ario Muhammad, S.T. (mahasiswa program Master di NTUST, NTUST, Taiwa Taiwan) n) yang yang telah telah memba membantu ntu menyiap menyiapkan kanbeb beberap erapa a bagian bagian naskah. naskah.Teri Terima ma kasih kasih yang takterhi tak terhingg ngga a pulaatasdukunganyangdiberikanolehisteriR.Suprayanti,dananakanak anak tersay tersayang ang: : Rahma Rahma, , Rasyi Rasyid d dan dan Rafid Rafid, , serta serta orang orang tua terhor terhorma mat: t: Harj Harjon ono o dan dan Kus Kustiya tiyah h. Akhi khirnya rnya, , semo emoga buku ini berma rmanfaat faat dan mendapatberkahdariAllahSWT.
Dr.Eng.AgusSetyoMuntohar,S.T.,M.Eng.Sc.
Untuk: Agama-ku, Bangsa-ku, Muhammdiyah-ku Ibu-Bapak-ku, Isteri dan Anak-Anak-ku
v
Jenis Jenis tanah tanah pelapu pelapukan kan yang yang sering sering dijump dijumpai ai di Indone Indonesia sia adala adalah h hasil hasil letusa letusan n gunung gunung api. api. Tanah Tanah ini memil memiliki iki kompo komposis sisi i sebagi sebagian an besa besar r lemp lempun ung g deng dengan an sedi sediki kit t pasi pasir r dan dan bers bersif ifat at subu subur. r. Tana Tanah h pelapukan yang berada di atas batuan kedap air pada perb perbuk ukit itan an/p /pun ungg ggun unga gan n deng dengan anke kemi mirin ringa gan n seda sedang ng hing hingga ga terj terjal al berpotensi mengakibatkan tanah longsor pada musim hujan dengan dengan curah curah hujan hujan berku berkuant antita itas s tingg tinggi. i. Jika Jika perbu perbukit kitan an terseb tersebut ut tidak tidak ada tanama tanaman n keras kerasber beraka akar r kuat kuat dan dalam, dalam, maka maka kawasa kawasan n tersebutrawanbencanatanahlongsor.Padakebanyakanperistiwa long longso sor r (rainfall triggering landslides ), ) , keru kerunt ntuh uhan an lere lereng ng sela selalu lu terjadiketikamusimpenghujanatauketikaterjadibadaitaifunyang membaw membawa a curah curah hujan hujan yang yang sangat sangat tingg tinggi i hingga hingga mencap mencapai ai lebih lebih dari 1000 mm. Pada Gambar 1.1 ditunjukkan kejadian tanah lon longsor sor yan yang pem pemukim kiman seba ebagai akiba kibat t cura urah huja ujan di Kulo Kulon n Progo. Indone Indonesia sia terlet terletak ak pada pada pertem pertemua uan n tiga tiga lempe lempeng ng dunia dunia yaitu yaitu lemp lempen eng g Eura Eurasi sia, a, lemp lempen eng g Pasi Pasifi fik, k,da dan n lemp lempen eng g Aust Austra rali lia a yang yang berge bergerak rak saling saling menum menumbuk buk. . Akiba Akibat t tumbu tumbukan kan antara antara lempe lempeng ng itu maka terbentuk terbentuk daerah daerah penunja penunjaman man memanjan memanjang g di sebelah sebelah Barat Pulau PulauSum Sumate atera, ra, sebel sebelah ahSel Selata atan n Pulau PulauJaw Jawa a hingga hingga keBal ke Bali i dan Kepulauan Kepulauan Nusa Tenggara Tenggara, ,sebe sebelahUtaraKepula lahUtaraKepulauanMaluk uanMaluku,dan u,dan Tanah Longsor: Analisis - Desain - Prediksi
1
Bab I: Pendahuluan
sebe sebela lah h Utara Utara Papu Papua. a. Kons Konsek ekue uens nsi i lain lain dari dari tumb tumbuk ukan an itu itu maka maka terbe terbentu ntuk k palung palungsam samude udera, ra, lipata lipatan, n, punggu punggung ngan an dan dan patah patahan an di busur kepulauan, sebaran gunungapi, dan sebaran sumber gempabum gempabumi. i. Dengan Dengan demikian demikian Indonesia Indonesia rawan terhadap terhadap bencan bencan gempabumiTanahlongsordapatpulaterjadiketikaterjadigempa bumi.Dalamhalinigempabumisebagaipemicuterjadinyalongsor (earthquake triggering landslides ). ). Pada Pada keja kejadi dian an gemp gempa a bumi bumi di Indo Indone nesi sia, a, sepe sepert rti i gemp gempa a bumi bumi di Yogy Yogyak akar arta ta pada pada 27 Mei Mei 2006 2006 danJawaBaratpada7September2009,telahmemicuterjadinya longsorbaikberupajatuhanbatuan(topples longsorbaikberupajatuhanbatuan( topples )danlongsorangelincir )danlongsorangelincir (deepseated )(Gambar1.2). )(Gambar1.2).
Gambar1.1Tanahlongsorakibatcurahh Gambar1.1TanahlongsorakibatcurahhujanyangtinggidiK ujanyangtinggidiKabupatenKulon abupatenKulon Progo,ProvinsiD.I.Yogyakarta
Tanahlongsorinitidakhanyater Tanahlongsorinitidakhanyaterjadipadalere jadipadalerengalami,namun ngalami,namun dapatpulaterjadipadalerengyangtelahdiperkuatdenganstruktur perk perkua uata tan n (engineered slope ). ). Gamb Gambar ar 1.3a 1.3a menu menunj njuk ukka kan n suat suatu u lereng yang diperkuat dengan teknik geo-anchor mengalami keru kerunt ntuh uhan an keti ketika ka terj terjad adi i bada badai i huja hujan. n. Sela Selain in itu, itu, long longso sor r sang sangat at dimu dimung ngki kink nkan an terj terjad adi i pada pada timb timbun unan an yang yang dibu dibuat at oleh oleh manu manusi sia. a. Pada bulan Februari 2005, timbunan sampah di Tempat Pembuangan Akhir Sampah (TPAS) Leuwigajah, Bandung mengalamilongsorketikaterjadihujanyangcukuplebat(Gambar 2
Tanah Longsor: Analisis - Desain - Prediksi
A.S. Muntohar
1.3b). Peristiwa ini merupakan salah satu contoh buruknya penangananmasalahsampahyangmenyebabkankerugianmateri danjiwa.
(a)
(b)
Gambar1.2Peristiwalongsorkarenagem Gambar1.2PeristiwalongsorkarenagempabumidiYogya pabumidiYogyakarta27Mei2006:(a) karta27Mei2006:(a) jatuhanbatuan(topples jatuhanbatuan(topples ),(b)longsorangelincir(deep-seated ),(b)longsorangelincir(deep-seated ). ).
(a)
b
Gambar1.3(a)Keruntuhanlerengyangdiperkuatdengantekni Gambar1.3(a)Keruntuhanlerengyangdiperku atdenganteknik kgeo-anchor geo-anchor di di Keelung,Taiwan,(b)kejadianlongsorti Keelung,Taiwan,(b)kejadianlongsortimbunansampahdi mbunansampahdiLeuwigajah,Ban Leuwigajah,Bandung. dung.
Terda Terdapat pat suatu suatu pertan pertanya yaan an yang yang besar besar dalam dalam analis analisis is tanah tanah longsor.Ketikaterjadihujanataugempabumi,lerengAmengalami keruntuhan.Namunpadasaathujanataugempabumiyangsama, lereng lereng tersebut tersebut tidak longsor. longsor. Dengan Dengan demikian demikian, , tantangan tantangan dalam dalam anal analis isis is tana tanah h long longso sor r adal adalah ah kapa kapan n ( when ), dimana (why ) dan mengapa (why ) lereng akan longsor. Oleh karena itu kajian terh terha adap tan tanah lon longsor sor ini ini men menjad jadi sema semaki kin n men menari arik bila bila bis bisa menjawab ketiga hal tersebut (Liao dkk., 2006). Penyebab longso longsorny rnya a (what ) ) suat suatu u lere lereng ng seca secara ra past pasti i dapa dapat t diid diiden enti tifik fikas asi, i, yang yang mana mana akan akan dije dijellask skan an dal dalam Bab Bab II. II. Walaupu upun demi emikia kian mengapabisaterjadilongs mengapabisaterjadilongsormasihbelu ormasihbelumdapatdipa mdapatdipastikan. stikan.
Tanah Longsor: Analisis - Desain - Prediksi
3
Bab I: Pendahuluan
Tanahlongsormerupakanben Tanahlongsormerupakanbencanayangmela canayangmelandahampirdisem ndahampirdisemua ua bela belaha han n duni dunia. a. Berik Berikut ut ini ini disa disaji jika kan n bebe bebera rapa pa gamb gambar ar peri perist stiw iwa a kejadianlongsoryangdi kejadianlongsoryangdipicuolehhuj picuolehhujandangemp andangempabumi. abumi. (a)
(b)
(c)
(d)
Gambar1.4Beberapakejadianlongso Gambar1.4BeberapakejadianlongsordiIndonesia:(a)longsordebri rdiIndonesia:(a)longsordebrisdi sdi Banjarnegara4Januari2006,(b)longsorgelincirdiTaw Banjarnegara4Januari20 06,(b)longsorgelincirdiTawangmangu25De angmangu25Desember sember 2007,(c)longsorgelincirdiMataram18April20 2007,(c)longsorgelin cirdiMataram18April2009,dan(d)longsortanggul 09,dan(d)longsortanggulSitu Situ Gintung,Banten27Maret2009.
Pada Gambar 1.4 disajikan kejadian longsor debris (di Banjar Banjarma mangu ngu, , Banjar Banjarner nerag aga) a) dan dan longso longsoran ran gelinc gelincir ir (di Mogol, Mogol, Tawa Tawang ngma mang ngu) u) sert serta a keru kerunt ntuh uhan an bend bendun unga gan n (Sit (Situ u Gi Gint ntun ung, g, Banten)denganhujansebagaipemicuutamanya.Secaraumum jenis gerakan tanah adalahlongsoran adalah longsoran bahanrombakan bahan rombakanberasal berasal dari salah satu lereng. Untuk kejadian lonngsor di Mogol, Kristijono dkk., (2007) menyebutkan material longsoran dido didomi mina nasi si oleh oleh enda endapa pan n mate materi rial al tana tanah, h, pasi pasir r dan dan bong bongka kah h batuanbercampurdenganairdarisungaiyangadaditepitebing sert serta a pepo pepoho hona nan n yang yang tumb tumban ang, g, kemu kemudi dian an berg berger erak ak deng dengan an cepat ke area dibawahnya. Pada sebagian besar kejadian
4
Tanah Longsor: Analisis - Desain - Prediksi
A.S. Muntohar
longsordiIndonesiainidisebabkanolehfaktorcurahhujandan litologisertaperubahantatagu litologisertaperubahantatagunalahan. nalahan. Aliran debris terjadi pula pada kejadiaan longsor tanggul SituGintung.Hujanlebatyangberlangsunglamadengancurah huja hujan n yang yang ting tinggi gi di daer daerah ah hulu hulu, , meng mengak akib ibat atka kan n volu volume me air air wadu waduk k meni mening ngka kat, t, seme sement ntar ara a pint pintu u air air pemb pembua uang ng ( outlet ) ) dan dan saluran pembuangan tidak berfungsi secara optimal menyeb menyebab abkan kan air melimp melimpas as melal melalui ui mercu mercu permu permukaa kaan n tangg tanggul ul ataudikenaldengan overtopping (PVMBG,2009).Berdasarkan (PVMBG,2009).Berdasarkan catata catatan n pada pada tangga tanggal l 26Ma 26 Maret ret 2009 2009mul mulai aipu pukul kul 14.00 14.00 sampai sampai dengan 18.00 .00 WIB, inten tensitas tas hujan mencapai 70 mm/jam denganhujankumulatif113 denganhujankumulatif113,2mm(BMKG,2009 ,2mm(BMKG,2009). ). (a)
(b)
(c)
(d)
Gambar1.5Kejadianlongsorpadaruasjal Gambar1.5KejadianlongsorpadaruasjalanT-18danT-21diTaiwa anT-18danT-21diTaiwan:(a)longsor n:(a)longsor tiperuntuhanbatuan,(b)longsorangelincir,(c)al tiperuntuhanbatuan,(b)longsorangelincir,(c)alirandebris,dan(d)runtuha irandebris,dan(d)runtuhandebris ndebris batuan(Liaodkk.,2006).
Gambar 1.5 memberikan gambaran kejadian longsor pada lere lereng ng sepa sepanj njan ang g jala jalan n T-18 T-18 dan dan T-21 T-21 di Taiw Taiwan an ketik ketika a terj terjad adi i bada badai i huja hujan n (typhoon ) ) Herb Herb pada pada tang tangga gal l 1 Agus Agustu tus s 1996 1996 dan dan Mindulle pada tanggal 30 Juni 2004. Longsor tersebut disebabkankarenafaktorcurahhuj disebabkankarenafaktorcurahhujanyangsangattinggi anyangsangattinggi,litologi, ,litologi, Tanah Longsor: Analisis - Desain - Prediksi
5
Bab I: Pendahuluan
dan dan morf morfol olog ogi i lere lereng ng. . Liao Liao dkk. dkk., , (200 (2006) 6) meny menyeb ebut utka kan n bahw bahwa a longsortersebutterjadiketikabadaihujanyangmembawahujan denganjumlahkumulatifdalamsatuharihinggalebihdari1000 mm. mm. Bada Badai i huja hujan n ini ini sela selalu lu meli melint ntas asi i Taiwa Taiwan n seti setiap ap tahu tahunn nnya ya terjadilebihdari20 terjadilebihdari20 badai badaideng denganlintasa anlintasansepertipadaGambar nsepertipadaGambar 1.6.
Gambar1.6Tipikallintasanbadaihujan yangmelandaTaiwan(Liaodkk.,2006).
Longsor jenis aliran debris terjadi di atas hulu Sungai Harih Harihara aragaw gawa, a, Izumi Izumi City, City, Kagosh Kagoshima ima,Je ,Jepan pang g pada pada tangga tanggal l 10 Juli Juli 1997 1997 (Gam (Gamba bar r 1.7a 1.7a). ). Alir Aliran an debr debris is ini ini diaw diawal ali i dari dari long longso sor r yang yangterj terjad adi ikar karen ena acur curahhuja ahhujan nyan yang gsan sangat gat tingg tinggi iant antara ara 7– 7 –9 9 Juli1998.Longsoriniterjadi14jamsetelahhujanpuncakatau4 jam setelah hujan berhenti (. Kecepatan aliran debris ini mencapai 80 km/jam. Hal ini sangat dimungkinkan karena proses pencairan masa tanah dan kondisi topografi yang memu memuda dahk hkan anny nya a meng mengal alir ir ke bawa bawah h (Mor (Moriw iwak aki i dkk. dkk., , 1998 1998). ). Long Longso sor r alir aliran an debri debris s juga juga terj terjad adi i di Tais Taishi hin, n, Fuku Fukush shim ima a pada pada tanggal tanggal27 27 Agustus Agustus 1998 (Gambar (Gambar1.7b 1.7b) ) yang disebabka disebabkan n oleh cura curah h huja hujan n ting tinggi gi yang yang terj terjad adi i seja sejak k 26 Agus Agustu tus s 1998 1998. . Cura Curah h hujankumulatifmencapai hujankumulatifmencapaihingga1000 hingga1000mm(Inokuchi,19 mm(Inokuchi,1999). 99).
6
Tanah Longsor: Analisis - Desain - Prediksi
A.S. Muntohar
(a)
(b)
Gambar1.7LongsordebrisdiJepang:(a)l Gambar1.7LongsordebrisdiJepang:(a)longsoryangterjadidi ongsoryangterjadidiIzumi,Kagoshim Izumi,Kagoshima a padalerengbukitdisepanjangHariharaga padalerengbukitdisepanjangHariharagawa,(b)longsordiKeya wa,(b)longsordiKeyaki-sou.Fukushim ki-sou.Fukushima. a.
(a)
b
Gambar1.8Kejadianlongsorakibatge Gambar1.8Kejadianlongsorakibatgempabumi:(a)jeni mpabumi:(a)jenisruntuhanbatuandi sruntuhanbatuandi RaidenKaigan,KatanakakeIwanai-C RaidenKaigan,KatanakakeIwanai-Cho,Hokkaido,(b)lo ho,Hokkaido,(b)longsoraliranlumpurdi ngsoraliranlumpurdi Tsukidate,Tohuku.
Gambar Gambar 1.8a 1.8a mengga menggamba mbarka rkan n kejadi kejadian an longso longsor r di Raide Raiden n Kaigan Kaigan, , Hokka Hokkaido ido Jepan Jepang, g, yang yang diseb disebabk abkan an oleh oleh gempa gempa bumi bumi magnitudo7,8padatanggal12Juli1993.Jenislongsoranyang terjadi berupa runtuhan blok batuan. Pada Gambar 1.8b Tanah Longsor: Analisis - Desain - Prediksi
Bab I: Pendahuluan
ditu itunjuk njukka kan n lon longsor sor di Tsu Tsukid kidate, te, Toh Tohuku uku yang ang dise isebabk abkan gemp gempab abum umi i 26 Mei Mei 2006 2006. . Uzuo Uzuoka ka dkk. dkk., , (200 (2005) 5) meny menyeb ebut utka kan n bahwa ahwa lon longsor sor alira liran n lumpu mpur ters terseb ebu ut terj terja adi beb bebera erapa saat setelah gempa. Hal ini menandakan bahwa terjadi proses pencairanmasatanahkarenaadanyahujan.
Long ongsor sor di Hon Hong Kong Kong lebih ebih banyak yak diseb sebabka abkan n oleh leh fak faktor tor hujan, hujan, teruta terutama ma ketika ketika terja terjadi di badai badai hujan. hujan. Salah Salah satu satu kejad kejadian ian long longso sor r terb terbes esar ar di Hong Hong Kong Kong adal adalah ah di Po Shan Shan Road Road yang yang terj terjad adi i pada pada 18 Juni Juni 1972 1972. . Jeni Jenis s long longso sor r beru berupa pa alir aliran an debr debris is deng dengan an volu volume me sumb sumber er long longso sor r 40.0 40.000 00 m 3 dan jarak luncur hing ingga 270 m ke ara arah bawa bawah h lereng reng (Ga (Gambar bar 1.9a .9a). Sudu Sudut t kemiringanlerengberkisar35odisisijalan.Retakantelahterjadi diare di area a longso longsor r yang yang dipicu dipicu oleh oleh badai badaihuj hujan anRos Rose e yang yang terja terjadi di 11 bulan bulan sebelu sebelumn mnya. ya. GEO Hong Hong Kong Kong (1992 (1992) ) menyi menyimpu mpulk lkan an bahwalongsorterjadikarenapekerjaankonstruksidiataslereng yang yang bers bersam amaa aan n deng dengan an huja hujan n leba lebat. t. Terc Tercat atat at bahw bahwa a huja hujan n antesedenselamadua antesedenselamaduaharisebeluml harisebelumlongsormenca ongsormencapai650mm. pai650mm.
Gambar1.9LongsordiHongKong:aliran debrisrombakandiPoShanRoad.
8
Tanah Longsor: Analisis - Desain - Prediksi
A.S. Muntohar
Padatanggal13Januari2001gempabumidenganmagnitudoMw 7.6 di El Salvador menyebabkan longsor di 445 lokasi. Bahan longsoraninimerupakantanahdariendapanvulkanik.LongsordiLas Colo Colona nas s meru merupa paka kan n keja kejadi dian an long longso sor r yang yang sang sangat at besa besar r dima dimana na pergerarakanmasatanahmencapai200.000m 3(Gambar1.9).Masa tanahyanglongsorseolah-olahmenjadimasayangagakcair(semiliqu liquid id mass mass) ) sehi sehing ngga ga mamp mampu u berg berger erak ak deng dengan an jara jarak k yang yang jauh jauh. . Bahanrombakaninibergerakdariketinggian1070mmenujubawah pada pada ketin ketinggi ggian an 700-8 700-800 00 m. Dengan Dengan demiki demikian an masa masa tanah tanah terseb tersebut ut dapatbergerakdengan dapatbergerakdengansangatcepat(Kon sangatcepat(Konagaidkk.,200 agaidkk.,2002). 2).
Gambar1.10LongsordiLasColina Gambar1.10LongsordiLasColinas,ElSalvador. s,ElSalvador.
BMKG,2009.AnalisisCurahHujanSeputarJebolnyaTanggulSituGintung,Stasiun Klimat Klimatolo ologi gi Pondok Pondok Betung Betung-Ta -Tange ngeran rang, g, Badan Badan Meteo Meteorol rologi ogi, , Klimat Klimatolo ologi gi dan Geofisika,Maret2009,Jakarta. Inok Inokuc uchi hi T., T., 1999 1999, , Repo Report rt on the the Land Landsl slid ide e Disa Disast ster er in the the Uppe Upper r Part Part of the the AbukumaRiver, FukushimaPrefecture, FukushimaPrefecture,Due Dueto toHeavyRainfall HeavyRainfall inAugust in August1998, 1998, NationalResea NationalResearchInstit rchInstituteforEarthScienceandDisaste uteforEarthScienceandDisaster,Prevent r,Prevention,Japan, ion,Japan, 78p. Kona Konaga gai i K., K., Joha Johans nsso son n J., J., Mayo Mayorc rca a P., P., Yama Yamamo moto to T., T., Miya Miyaji jima ma M., M., Uzuo Uzuoka ka R., R., Puli ulido N.E N.E., Dura uran F.C. .C., Sassa assa K., and Fuk Fukuoka uoka H., 2002 002. Las Las Colin olinas as Land andslid slide e Caus aused by the the Janua anuary ry 13, 2001 2001 of the Coa Coast of El Salva alvad dor Earthquak Earthquake. e. Journal Journal of Japan Associati Association on for Earthquak Earthquake e Engineeri Engineering, ng,Vol.2, Vol.2, No.1,pp.1-15.
Tanah Longsor: Analisis - Desain - Prediksi
9
Bab I: Pendahuluan
Kris Kristi tijo jono no A., A., Teja Tejaku kusu suma ma I.G. I.G., , Nurj Nurjam aman an D., D., Praw Prawir irad adis isas astr tra a S., S., Seti Setiab abud udi i A., A., SantosoE.W,SuryantoM.,200 SantosoE.W,SuryantoM.,2007.LaporanRapidAsses 7.LaporanRapidAssessmentBencanaLon smentBencanaLongsor gsor Di Dusu Dusun n Mogo Mogol, l, Desa Desa Lego Legoks ksar ari, i, Keca Kecama mata tan n Tawa Tawang ngma mang ngu, u,Ka Kabu bupa pate ten n Karan aranga gany nya ar Prov Proviinsi nsi Jaw Jawa Teng engah. ah. Bad Badan Peng Pengka kaji jian an dan dan Pener enerap apa an Teknologi,Jakarta. LiaoH.J.,ChingJ.Y.,LeeW.F.,andWeiJ., LiaoH.J.,ChingJ.Y.,LeeW.F.,andWeiJ., 2006,Landslid 2006,Landslidealongmountai ealongmountainroads nroads inTai in Taiwan wan. . In Tham Tham L-G, L-G, Chau Chau K-T (eds): (eds): Procee Proceedin ding g of the Semina Seminar r onThe on The Sate-of-thepracticeofGeotechnicalEngineeringinTaiwanandHongKong,20 January2006,HongKong:75-99. MoriwakiH.,SatoT.,andChibaM.,1998.ReportontheHariharagawaDebrisFlow Disas Disaster ter on July, July, 1997 1997 in Kagosh Kagoshima ima Prefec Prefectur ture, e, JAPAN JAPAN, , Nation National al Resear Research ch InstituteforEarthScienceandDisa InstituteforEarthScienceandDisaster,Preventio ster,Prevention,Japan,69p n,Japan,69p PVMB PVMBG, G, 2009 2009, , Lapo Lapora ran n Sing Singka kat t Benc Bencan ana a Situ Situ Gint Gintun ung, g, Kabu Kabupa pate ten n Tang Tanger eran ang, g, Prov Provin insi si Bant Banten en, , Pusa Pusat t Vulk Vulkan anol olog ogi i dan dan Miti Mitiga gasi si Benc Bencan ana a Geol Geolog ogi, i, Bada Badan n Geologi,DepartemenEnergidanS Geologi,DepartemenEnergidanSumberDayaMine umberDayaMineral,Bandung. ral,Bandung. Uzuo zuoka R., Sint Sinto o N., Kazam azama a M., and and Unno nno T., 200 2005. Lan Landsli slides des duri during ng the the Earthquake on May 26 and July 26, 2003 in Miyagi Japan. Soils and Foundations,Vol.45No.4,pp.149-163. Geotechnical Engineering Office (1989). Landslide Studies: Island GovernmentSchoolLandslip,A GovernmentSchoolLandslip,Aberdeen,Volume berdeen,Volume1,SPR4/89.262 1,SPR4/89.262p p
Road
GEO,1992.ReassessmentofthePoSha GEO,1992.ReassessmentofthePoShanLandslideof18June1992,Ge nLandslideof18June1992,Geotechnical otechnical EngineeringOffice,HongKong, EngineeringOffice,HongKong,SPR16/92.75p SPR16/92.75p. .
10
Tanah Longsor: Analisis - Desain - Prediksi
Tana Tanah h long longso sor r adal adalah ah perp perpin inda daha han n mate materi rial al pemb pemben entu tuk k lere lereng ng berup berupa a batuan batuan, , bahan bahan rombak rombakan, an, tanah, tanah, atau atau materi material al campur campuran an tersebut, bergerak ke bawah atau keluar lereng. Proses terjadinyatanahlongsordapatditerangkansebagaiberikut:airyang mere meresa sap p ke dala dalam m tana tanah h akan akanme mena namb mbah ah bobo bobot t tana tanah. h. Jika Jika air air tersebutmenembussampaitanahkedapairyangberperansebagai bidang bidang gelinc gelincir, ir, maka maka tanah tanah menja menjadi di licin licin dan tanah tanah pelapu pelapukan kan di atasnyaakanbergerakme atasnyaakanbergerakmengikutilereng ngikutilerengdankeluarler dankeluarlereng. eng.
Kej Kejadian dian tan tanah lon longsor gsor mem memilik ilikii dimen mensi rua ruang dan waktu aktu. . Longsor hanya dapat terjadi pada suatu lereng baik pada perbukitan, pegunungan, bantaran sungai, atau struktur timbun timbunan. an. Tanah Tanah longs longsor or dapat dapat dimu dimungk ngkink inkan an untuk untuk diketa diketahu hui i melalui melalui identifik identifikasi asi faktor-fak faktor-faktor tor penyebab penyebab ( causes ) ) dan pemicu pemicu (trigger ) ) terj terjad adin inya ya tana tanah h long longso sor. r. Kons Konsep ep ini ini sede sederh rhan ana a tapi tapi pent pentin ing. g. Gamb Gambar ar 2.1 2.1 menu menunj njuk ukka kan n sk skem ema a dari dari peny penyeb ebab ab dan dan pemicuterjadinyakeruntuh pemicuterjadinyakeruntuhanlereng. anlereng. Penyebablongsordapatdi Penyebablongsordapatdiartikansebag artikansebagaifaktor-faktoryan aifaktor-faktoryang g memb membu uat lere lereng ng menja njadi ren rentan tan terh terha adap kerun runtuh tuhan atau tau longsor pada lokasi dan pada waktu tertentu. Penyebab Tanah Longsor: Analisis - Desain - Prediksi
11
Bab II: Proses dan Mekanisme
terjadinyatanahlongsordijelaskan terjadinyatanahlongsordijelaskanpadaTabel2.1ya padaTabel2.1yangmeliputi ngmeliputi faktorgeologi,morfologidanaktifitasmanusia.Faktorpenyebab dapat disebut sebagai faktor-faktor yang membuat lereng mengalam mengalami i kegagala kegagalan n struktur,yang struktur,yang kemudian kemudian membuat membuatlere lereng ng menja njadi tid tidak stab tabil. il. Pemi Pemic cu adala dalah h keja ejadian ian tun tungga ggal yan yang akhirnya akhirnya bisamenyebabkan bisamenyebabkan terjadinya terjadinya tanah tanah longsor. longsor.Sehin Sehingga gga bisa disimpulkan bahwa kombinasi faktor tor-faktor penyebab (causes )membuatkondisistrukturlerengmengalamikegagalan, )membuatkondisistrukturlerengmengalamikegagalan, sedangkan trigger yang akhirnya menyebabkan terjadinya keruntuhan/pergerakan. Biasanya, faktor pemicu mudah diten ditentuk tukan an setel setelah ah terjad terjadiny inya a tanah tanah longso longsor r (meski (meskipun pun secara secara umum umum sanga sangatla tlah h sulit sulit menen menentuk tukan an secara secara pasti pasti kejad kejadian ian alam alam yang yang memi memicu cu (ter (terja jadi diny nya a tana tanah h long longso sor r dari dari sebu sebuah ah peri perist stiw iwa a kerun keruntuh tuhan an/pe /perge rgerak rakan) an). . Secara Secara umum, umum, ketida ketidakst kstabi abilan lan leren lereng g atau mekanism mekanisme e kegagala kegagalan n struktur struktur dapat dapat dikelom dikelompokk pokkan an pada peningkatannilaitegangangeserdankuatgesertanah(Varnes, 1978).
Gambar2.1Faktor-faktorpenyebabd Gambar2.1Faktor-faktorpenyebabdanpemicutanahlo anpemicutanahlongsor(dimodifikasi ngsor(dimodifikasidari dari Varnes,1978)
Tana Tanah h long longso sor r dapa dapat t dide didefi fini nisi sika kan n seba sebaga gai i perg perger erak akan an masa masa tanah/ tanah/bat batua uan n ke arah arah bawah bawah yang yang diseba disebabka bkan n dan dipicu dipicu oleh oleh faktor faktor – faktor faktor alam alam sepert seperti i jenis jenis batuan batuan, , bentuk bentuk laha lahan, n, strukt struktur ur 12
Tanah Longsor: Analisis - Desain - Pred iksi
A.S. Muntohar
dan dan perl perlap apis isan an batu batuan an, , kemi kemiri ring ngan an lere lereng ng, , teba tebal l tana tanah/ h/ba baha han n lapuk,curahhujan lapuk,curahhujandan dantutup tutupanvegeta anvegetasi. si.Prose Prosespergera spergerakanini kanini dapat secara bergeser ( sliding ), menggelinding ( rolling ), ), rerunt reruntuha uhan n (falling ), ) , atau atau meng mengal alir ir (flowing ). ). Longso Longsor r biasa biasanya nya terj terjad adi i pada pada laha lahan n berb berbuk ukit it , laha lahan n hasi hasil l pemo pemoto tong ngan an lere lereng ng untu untuk k jala jalan n atau atau perm permuk ukim iman an, , dan dan juga juga laha lahan n – laha lahan n gali galian an tamb tamban ang. g. Long Longso sor r terj terjad adi i kare karena na lere lereng ng tidak tidak stab stabil il, , sehi sehing ngga ga mate materi rial al/b /bat atua uan n di atas atas lere lereng ng kemu kemudi dian an berg berger erak ak menu menuru run. n. Ketidakstabilanlerengdapatdikarenakanbeberapasebab,yang utama adalahpenjenu adalahpenjenuhan han material material oleh air(hujan). air(hujan).Penj Penjenuh enuhan an mate materi rial al meny menyeb ebab abka kan n beba beban n mate materi rial al sema semaki kin n bert bertam amba bah. h. Kemudian karena pengaruh gravitasi, aliran air yang tidak tertampun tertampung gdanjugaadanya danjugaadanya batas bataskont kontakantaramateria akantaramaterialstabil lstabil dantidakstabilyang berfungsi berfungsi sebagaibidanggelinci sebagaibidanggelincir, r,mate material rial tid tidak sta stabil ini berge rgerak rak menu enuruni runi lere leren ng samp sampa ai pada are area dimanagravitasitidakberpeng dimanagravitasitidakberpengaruhlagi. aruhlagi. Tabel2.1Penyebabumumtanahlo Tabel2.1Penyebabumumtanahlongsor(TRB,1996). ngsor(TRB,1996). KelompokFaktor Penyebab Fakt Faktor orG Geo eolo logi gi: :
Faktor FaktorMo Morfo rfolog logi: i:
Faktor Fisik:
Fakt Faktor orM Man anus usia ia::
SumberPenyebab a.L a.Lap apis isan anb bat atua uan nya yang ngl lem emah ahd dan ans sen ensi siti tif f b.Pelapukanbatuan c.Pergeseranbatuan d.Retakanataupertemuanlapisanbatuan e.Perbedaanpermeabilitaslapisantanah f.Perbedaankekuatanbatuan(kaku f.Perbedaankekuatanbatuan(kaku,padat,plasti ,padat,plastis) s) a.Pen a.Pengan gangka gkatan tante tekto ktonik nikat atau auvul vulkan kanik ik b.Lapisanes c.Erosi d.Perubahanletakbebanpadalereng e.Kerusakantanamanpelindungpadalereng a. Curah hujan yang sangat tinggi b.Pencairanes c.Hujanyangsangatlama d.Perubahanmukaairtanah e.Gempabumi f.Letusanvulkanik g.Kembang–susutkarenapelapukantanah a.P .Peng enggal galianl anler eren eng g b.Penggundulanhutan(deforestation b.Penggundulanhutan( deforestation ) ) c.Penambangan d.Getaran-getaranbuatan,seperti d.Getaran-getaranbuatan,sepertipercobaannuklir percobaannuklir
13
Bab II: Proses dan Mekanisme
Sistem klasifikasi yang didasarkan pada parameterparameteriniditunjukkanpadaTabel2.2.Sistemklasifikasilain yangdigunakanadalahdenganmemasukkanbeberapavariable tambahan,sepertikecepatanpergerakan(therateofmovement tambahan,sepertikecepatanpergerakan( therateofmovement ) ) dankandunganair,udaradanespadamaterialyangmengalami long longso sora ran. n. Gamb Gambar ar 2.2 2.2 menu menunj njuk ukka kan n ilus ilustr tras asi i dari dari peri perist stiw iwa a tan tanah longso gsor beser eserta ta denga ngan pen penjela elasan san term termiinol nologi yan yang lazim.Dilihatdarimekanismelongsorannya,tanahlongsordapat dikla klasifi sifika kasi sika kan n men menjad jadi empa mpat jen jenis, is, yaitu luncur curan ( slide ), ), reruntuhan(fall reruntuhan( fall ),jatuhan(topple ),jatuhan(topple ),danaliran(flow ),danaliran(flow ). ). Tabel2.2Klasifikasipergerakanlereng(Varnes,1978). JenisMaterial JenisPergerakan Reruntuhan (falls ) ) Jatuhan (topples ) ) Longsoran (slides ) Lateral(lateral Lateral(lateral spread ) ) Aliran(flow Aliran(flow ) ) Komplek (complex ) )
Rotasi Translasi
Tanah Batuan Reruntuhan batu
Butir Kasar Reruntuhan debris
Butir Halus Reruntuhan tanah
Jatuhan batu
Jatuhan debris
Jatuhan tanah
Longsoran batu
Debris slide
Earth slide
Batuan menyebar Aliranbatu Rayapanbatu
Debris menyebar Alirandebris Rayapantanah
Tanah menyebar Alirantanah Rayapantanah
Kombinasi dua atau lebih dari jenis pergerakn tanah
a. Keruntuhangeserataulongsoran(slidingfailures Keruntuhangeserataulongsoran(slidingfailures ) ) Pergerakan masa tanah ini terjadi karena perbedaan jenis lapisantanahyangmanalapisantanahataubatuanyangstabil berad rada di atas tas lapi apisan san yang yang tid tidak stab tabil. il. Terd Terda apat dua jenis enis utamauntukkeruntuhantanahlongsoranyaitulongsoranrotasi dan longsoran tranlasi. Perbedaan keduanya adalah pada bent bentuk uk bida bidang ng geli gelinc ncir irny nya. a. Bida Bidang ng long longso sor r pada pada jeni jenis s rota rotasi si berb berben entu tuk k ceku cekung ng ke atas atas (Gamb (Gambar ar 2.2a 2.2a). ). Seda Sedang ngka kan n bida bidang ng longsorberupabidangdatardengansedikitberbentukcekungan ke atas atas (Gam (Gamba bar r 2.2b 2.2b). ). Perg Perger erak akan an tana tanah h jeni jenis s tranl tranlas asi i dapa dapat t puladalamsatukesatuan puladalamsatukesatuanberupablo berupabloktanahA(Gambar ktanahA(Gambar2.2c). 2.2c).
14
Tanah Longsor: Analisis - Desain - Pred iksi
A.S. Muntohar
b. Reruntuhanbatuan(fallfailures Reruntuhanbatuan(fallfailures ) ) Keruntuhanjenisinilebihseringterjadipadalerengbatuanyang mana mana batu batuan an berg berger erak ak hing hingga ga terl terlep epas as dari dari lere lereng ng yang yang terj terjal al sepertipadagambar2.3d.Pergerakanmasabatuandipengaruhi oleh oleh grav gravit itas asi, i, pros proses es pela pelapu puka kan n meka mekani nis, s, dan dan remb rembes esan an air. air. Longsor jenis reruntuhan batua tuan ini biasanya terjadi pada agreg agregat at batua batuan n yang yang pelapu pelapuka kanny nnya a tidak tidak merata merata, , batua batuan n yang yang memp mempun unya yai i bany banyak ak keka kekar r ( joint ) atau retakan (fracture ), ) , atau atau pada pada batas batas antara antara dua dua jenis jenis batua batuan n berbe berbeda da atau atau zona zona konta kontak k batuan(beddingplanes batuan(beddingplanes ). ).
Gambar2.2Skemajenispergerakanta Gambar2.2Skemajenispergerakantanahpadalereng(Highl nahpadalereng(Highland,2004). and,2004).
15
Bab II: Proses dan Mekanisme
c. Jatuhan(topplingfailures Jatuhan( topplingfailures ) ) Runtuhan(topples Runtuhan(topples )adalahruntuhnyasekelompokmassabatuan )adalahruntuhnyasekelompokmassabatuan yang yang diak diakib ibat atka kan n grav gravit itas asi i bumi bumi. . Perb Perbed edaa aan n long longso sora ran n jeni jenis s runtuhandenganjenisreruntuhanlainnyaadalahadanyagerak rota rotasi si mass massa a mate materi rial al kede kedepa pan n dari dari satu satu atau atau bebe bebera rapa pa blok blok material,baikpadapusatnya,dibawahataudiadasarblok,pada wila wilaya yah h yang yang dipe dipeng ngar aruh uhi i oleh oleh gaya gaya grav gravit itas asi i dan dan pada pada gaya gaya desakyangdisebabkanolehblokmaterialyangberdekatanatau kand kandun unga gan n air air yang yang dimi dimili liki ki oleh oleh blok blok mate materi rial al ters terseb ebut ut pada pada wilayahlongsoran(Gambar2.2e). d. Flowsfailures(Longsoranaliran) Aliran (flow) adalah longsoran material yang menuruni lereng denga dengan n ukuran ukuran yang yang berva bervaria riasi si mulai mulai dari dari fragme fragmen n tanah tanah halus halus samp sampai ai bong bongka kah h yang yang berc bercam ampu pur r deng dengan an air. air. Long Longso sor r alir aliran an memilikiperbedaankarakte memilikiperbedaankarakteristik,yaitu: ristik,yaitu: 1)
16
): Gamb Gambar ar 2.2f 2.2f memp memper erli liha hatk tkan an skema kema ali aliran ran debri ebris s (de (debri bris flo flow). w). Pada ada tip tipe ini, ni, materi teria al longs longsora oran n adala adalah h campu campuran ran materi material al-ma -mater terial ial berup berupa a tanah tanah lepa lepas, s, batu batuan an, , baha bahann-ba baha han n orga organi nik, k, udar udara, a, sert serta a air air yang yang membentuk massa material menjadi lebih cair, yang kemu kemudi dian an berg berger erak ak seca secara ra cepa cepat t menu menuru runi ni lere lereng ng. . Alir Aliran an debr debris is meli melipu puti ti kand kandun unga gan n lapi lapisa san n tana tanah h berg bergra rada dasi si baik baik kurang dari 50 % yang biasanya berasal dari aliran air perm permuk ukaa aan n (run (run-o -off ff wate water) r). . Alir Aliran an air air perm permuk ukaa aan n ters terseb ebut ut meng enghany anyutka tkan dan memba mbawa tan tanah lepas pas atau tau batu batuan an pada pada lere lereng ng yang yang cura curam. m. Alir Aliran an debr debris is seca secara ra umum umum juga juga berbe erbed da deng engan tip tipe tana tanah h longso gsor lainnya nya, mate materi ria alnya nya bera berada da pada pada kond kondis isi i jenu jenuh h air, air, dan dan meng mengan andu dung ng prop propor orsi si lana lanau u dan dan pasi pasir r yang yang besa besar. r. Wila Wilaya yah h sumb sumber er alir aliran an debr debris is umumnyabeberntukselokanyangcuram(steepgullies),dan sisa-s sa-siisa mate ateria rial aliran ran debri bris dapat pat diindik dikasik sikan oleh kandu kandunga ngan n sebara sebaran n debris debris pada pada mulut mulut selok selokan. an. Debris Debris flow flow adal adalah ah long longso sora ran n mate materi rial al deng dengan an ukur ukuran an yang yang berv bervar aria iasi si (darihalushinggakasar)yangbercampurdenganair.Debris flow flow bias biasan anya ya terj terjad adi i pada pada wakt waktu u huja hujan n dera deras s pada pada lere lereng ng curam.Debrisflowmerupakansalahsatujenislongsoryang seringterjadidiIndonesia. Tanah Longsor: Analisis - Desain - Pred iksi
A.S. Muntohar
2)
): Jenis Jenis alira aliran n ini ini adal adalah ah jeni jenis s alir aliran an debr debris is yang yang berg berger erak ak sang sangat at cepa cepat t dan dan dalam masa yang besar. Skema ilustrasi aliran tipe ini ditunjukkanpadagambar2.2g. 3) : long longso sora ran n deng dengan an jeni jenis s alir aliran an ini ini memi memili liki ki kara karakt kter eris isti tik k hamp hampir ir sama sama deng dengan an alir aliran an debr debris is , , hany hanya a saja saja ukur ukuran an mate materi rial alny nya a rela relati tif f halu halus s dan dan sera seraga gam. m. Alirantanah Aliran tanahbiasany biasanya a terjadipada terjadi padalahan lahandengan dengankemiring kemiringan an lereng yang tidak terlalu curam sebagaimana yang diperli diperlihatk hatkan an pada pada gambar gambar 2.2h. 2.2h. Tanah Tanah pada lereng lereng berada berada dalam dalam kondisi kondisi cair dan mengali mengalir r membentu membentuk k seperti seperti sebuah sebuah "mangkuk". Longsoran ini selalu terjadi pada mater terialmaterial material yang bergrada bergradasi si baik atau lempung lempung bebatua bebatuan n pada lerengyanglunaksertaberadapadakondisijenuhair.Akan teta tetapi pi, , long longso sora ran n jeni jenis s ini ini juga juga bisa bisa terj terjad adi i pada pada mate materi rial al gran granul ular ar yang yang keri kering ng. . Jika Jika alir aliran an tana tanah h meng mengan andu dung ng 50% 50% pasir, lanau, partikel lempung, maka material ini dapat bergeraksecaracepat.Sehinggajenisalirantanahinisering disebutdenganaliranlumpur( mudflow ). ). 4) ): Raya Rayapa pan n adal adalah ah alir aliran an mate materi rial al beru berupa pa batuandantanahpadaleren batuandantanahpadalereng,yangbergera g,yangbergeraksecarasanga ksecarasangat t perlahan dan dalam waktu yang relatif lama, mantap (steady ), ), dan dan berge bergerak rak menur menurun un (tida (tidak k sepert seperti i longso longsor r yang yang sifat fat gerak eraka anny nnya cepa epat dan dan dalam wak waktu yan yang singka gkat). t). Perg Perger erak akan an mate materi rial al dise diseba babk bkan an oleh oleh cuku cukupn pnya ya tega tegang ngan an geser untuk mengakibatkan terjadinya deformasi tetap (perma erman nent ent defo eforma rmatio tion ), tetapi sangat kecil untuk mengakibatkan terjadinya retakan/kesrusakan geser. Terd Terdap apa at tiga tiga jenis nis alira liran n cre creep yaitu : (1) (1) beru berub bah-u ah-ub bah (seasonal ),dimanapergerakanmaterialterjadisampaipada ),dimanapergerakanmaterialterjadisampaipada kedal kedalam aman an tanah tanah yang yang suhu suhu dan dan kelem kelembap bapan annya nya berub berubahahubah. (2) menerus (continuous ), ) , diman mana tega tegan ngan ges geser seca secara ra teru terus s mene meneru rus s mele melebi bihi hi keku kekuat atan an mate materi rial al; ; dan dan (3) (3) bertahap (progressive ), dimana lereng mencapai titik kereta retaka kan n sepe sepert rtii pad pada tip tipe perg ergeraka rakan n mass ssa a mate ateria rial lain lainnya nya. . Secara Secara visua visual l kenam kenampak pakan an soil soil creep creep tidak tidak mudah mudah dikena enali dala alam wak waktu yan yang sing ingkat kare karen na ken kenamp ampakan kan
17
Bab II: Proses dan Mekanisme
morfologi permukaannya biasanya relatif tidak terlalu berubah. Namun ada beberapa indikator yang dapat digunakan untuk mengidentifik fikasi rayapan, antara lain adanyapohon,tianglistikyangmiring,danretak–retakpada permukaa permukaan n tanah tanah seperti seperti gelomban gelombang-ge g-gelomb lombang ang tanah tanah atau punggungbukit(Gambar2.2i) e. Longsoranlateral(lateral-spreadingfailures Longsoranlateral(lateral-spreadingfailures ) ) Longsoranlateraladalahperistiwayangunikkarenaterjadipada kemiringanyanglandaiataupadawilayahyangcenderungdatar (Gambar 2.2j). Karakteristik dominan dari pergerakan mate materi rial alny nya a adal adalah ah perp perpan anja jang ngan an late latera ral l yang yang diik diikut uti i deng dengan an reta retaka kan n gese geser r dan dan tari tarik. k. Long Longso sora ran n terj terjad adi i kare karena na liku likuif ifak aksi si, , proses proses terjad terjadiny inya a likui likuifak faksi si karen karena a kondi kondisi si materi material al tanah tanah yang yang jenuh air, lepas, serta daya lekat sedimennya rendah sehingga meny menyeb ebab abka kan n kond kondis isi i tana tanah h beru beruba bah h dari dari pada padat t menj menjad adi i cair cair. . Longsoranbiasanyaterjadikarenadipicuolehpergerakantanah yangcepat,sepertiketikaterjadinyagempa,tapiterkadangjuga tidak tidak terla terlalu lu mempen mempengar garuhi uhi. . Ketika Ketika materi material al yang yang saling saling terika terikat t baik itu batuan dasar ataupun tanah, berubah kondisinya menjadi cair, blok bagian atas akan mengalami kerusakan/keretakan dan meluas dan kemudian material terseb tersebut ut berku berkuran rang, g, berub berubah ah bentu bentuk, k, berota berotasi/ si/ber berpu putar tar, , hancur hancur ataumencairdankemudianakanmengalir.Longsoransebaran late latera ral l di wila wilaya yah h yang yang land landai ai untu untuk k mate materi rial al berg bergra rada dasi si baik baik berlangsungsecarabertahap.Longsoranterjadisecaratiba-tiba padasebuahwilayahyangsempitdanmenyebarsecaracepat. Seca Secara ra umum umum, , tand tanda a terj terjad adi i long longso sor r dimu dimula lai i deng dengan an adan adanya ya runtuhan runtuhan sedikit sedikit material material walaupun walaupun pada beberapa beberapa pergerak pergerakan an materi teria al tid tidak terd terda apat alasan asan yan yang jelas las kena kenap pa sehing hingg ga longsoranbisaterjadi.Kombinasiduaataulebihjenislongsoran diatasdisebutsebagaita diatasdisebutsebagaitanahlongsorko nahlongsorkompleks. mpleks.
Varn Varne es (19 (1978) menye nyebutk butkan an bahwa ahwa prose roses s tan tanah lonngso ngsor r meru merupa paka kan n rang rangka kaia ian n keja kejadi dian an yang yang mene meneru rus s dari dari peny penyeb ebab ab 18
Tanah Longsor: Analisis - Desain - Pred iksi
A.S. Muntohar
(causes )hinggadampak(effect )hinggadampak( effect ).Menghilanganfaktorpenyebab ).Menghilanganfaktorpenyebab tanah tanah longs longsor, or, meskip meskipun un keliha kelihatan tannya nya mudah mudah dilaku dilakukan kan, , akan akan tetapihalitutidakselalubisadilakukan.Padabeberapakasus, mela melaku kuka kan n perb perbai aika kan n damp dampak ak tana tanah h long longso sor r lebi lebih h ekon ekonom omis is darip daripada ada menghi menghilan langka gkan n faktor faktor penyeb penyebab ab seper seperti ti dijela dijelaska skan n di atas. Suat Suatu u lere lereng ng akan akan meng mengal alam ami i keru kerunt ntuh uhan an atau atau long longso sor r secara mekanika disebabkan oleh dua komponen yaitu meni mening ngka katn tnya ya tega tegang ngan an gese geser r dan dan berk berkur uran angn gnya ya kuat kuat gese geser. r. Peni Pening ngka kata tan n tega tegang ngan an gese geser r pada pada lere lereng ng dapa dapat t dise diseba babk bkan an karenabeberapahalyaitu: 1) penambahan beban pada lereng seperti penambahan strukturbangunandantimbunandibagianataslereng, 2) menia niadaka akan stru truktur tur perku rkuata atan kare arena pemo emoton tongan dan dan pemindahanbagiankakilereng,ataukeruntuhanlerengyang tertahan(retardedslopefailure tertahan(retardedslopefailure ), ), 3) peru peruba baha han n ting tinggi gi muka muka air air tana tanah h yang yang sang sangat at cepa cepat t pada pada lereng(suddendrawdown lereng(suddendrawdown )sepertiditunjukkanpadaGambar )sepertiditunjukkanpadaGambar 2.3, 4) gaya gaya dari dari gemp gempa a bumi bumi yang yang meny menyeb ebab abka kan n meni mening ngka katn tnya ya gayayangmendorongbloktanahpadaarahhorizontal.
Gambar2.3Mekanismeperubah Gambar2.3Mekanismeperubahantinggimukaai antinggimukaairyangsangatcepat(Ral ryangsangatcepat(Ralph ph danPeck,1967).
19
Bab II: Proses dan Mekanisme
Ralp alph dan Pec Peck (19 (1967) menye nyebutk butka an terk terka ait penyeb yebab perta rtama bahw ahwa bila ila pada ada area area yang yang pern pernah ah terj terjad adii long ongsor sor kemu kemung ngki kina nan n tida tidak k akan akan terj terjad adi i long longso sor r lagi lagi maka maka bias biasan anya ya aktifi aktifitas tas konstr konstruks uksi i akan akan segera segera dimul dimulai ai di dekat dekat area area terseb tersebut. ut. Namu Namun, n, bila bila area area long longso sor r ters terseb ebut ut kemu kemung ngki kina nan n terj terjad adi i lagi lagi, , maka maka kons konstr truk uksi si seke sekeci cil l apap apapun un akan akan meny menyeb ebab abka kan n long longso sor r yanglebihluas. Berkurangnya kuat geser dapat ditimbulkan karena beberapafaktoryaitu: 1) menin meningka gkatny tnya a tekana tekanan n air air pori pori karena karena infil infiltra trasi si air ke dala dalam m lereng,debitairyangtidakterkontrolpadasalurandrainase, atau atau gempa gempa bumi bumi yang yang menga mengakib kibatk atkan an naikn naiknya ya tekan tekanan an air pori, 2) tanah pada lereng mengandung mineral lempung yang meng mengem emba bang ng sehi sehing ngga ga muda mudah h meny menyer erap ap air air teta tetapi pi dapa dapat t menghilangkanlekatantanah, 3) pelapukandandegradasifisika–kimiakarenapertukaranion, proseshidrolisis,penggaraman, 4) keruntuhanyangbertahapkarenapen keruntuhanyangbertahapkarenapenguatanreganga guatanregangangeser ngeser (shearstrainsoftening) . . Muntohar (2006) membuat suatu kajian terhadap mekanismekeruntuhanlerengkarenainfiltrasiair.Daribeberapa hasil hasil uji keruntuh keruntuhan an ini dapat dapat terlihat terlihat bahwa bahwa bentuk bentuk keruntuh keruntuhan an yang yang terj terjad adi i pada pada satu satu bend benda a uji uji deng dengan an bend benda a uji uji yang yang lain lain berbed rbeda a. Nam Namun, mempu mpunya nyai mekan ekaniisme sme kerun runtuha tuhan n yan yang sama seperti dijelaskan dalam Gambar 2.4. Berdasarkan gambartersebutdapatdijelaskanbahw gambartersebutdapatdijelaskanbahwakeretakan(crack)tana akeretakan(crack)tanah h terja terjadi di pada pada permu permukaa kaanny nnya a terleb terlebih ih dahul dahulu u (Fase (Fase I), kemud kemudian ian akib akibat at adan adanya ya remb rembes esan an air air dala dalam m tana tanah h akan akan meny menyeb ebab abka kan n terb terben entu tukn knya ya alir aliran an air air pada pada bagi bagian an lere lereng ng ters terseb ebut ut (Fas (Fase e II), II), gena genang ngan an air air yang yang terj terjad adi i pada pada perm permuk ukaa aan n tana tanah h meru merupa paka kan n akib akibat at dari dari teka tekana nan n air air yang yang naik naik dari dari dala dalam m tana tanah h yang yang akan akan meni menimb mbul ulka kan n eros erosi i di perm permuk ukaa aan n tana tanah h ters terseb ebut ut. . Sela Selanj njut utny nya a keretakan itu semakin lama akan semakin memanjang di sepa sepanj njan ang g perm permuk ukaa aan n tana tanah h dan dan memb membua uat t gari garis s keru kerunt ntuh uhan an pada pada leren lereng g (Fase (Fase III) hingga hingga akhir akhirny nya a akan akan terja terjadi di kerun keruntuh tuhan an secar secara a tiba-t tiba-tib iba a dan membe membentu ntuk k blok blok runtuh runtuh sendi sendiri ri (Fase (Fase IV). IV).
20
Tanah Longsor: Analisis - Desain - Pred iksi
A.S. Muntohar
Shang-Lin dan Yu-Ku (2002) juga mensimulasikan bahwa perambatanretak( crackpropagation )terjadisebelumterjadinya )terjadisebelumterjadinya keruntuhan.
Retak awal Air mengisi retakan
(a)
Terbentuk garis retakan/keruntuhan
(b)
Keruntuhan terjadi
(c)
(d)
Gambar2.4Tahapankeruntuhanlerengaki Gambar2.4Tahapankeruntuhanlerengakibatinfiltrasiair(a)Tah batinfiltrasiair(a)TahapI:Retak apI:Retak awal,(b)TahapII:Infiltrasiair,(c)Tahap awal,(b)TahapII:Infiltrasiair,(c)TahapIII:Retakme III:Retakmerambat,(d)Tahap rambat,(d)TahapIV: IV: Keruntuhan(Muntohar,2006).
Perubahankadarairakibatadanyaresapanairyangmasuk ke dalam tanah akan segera meningkatkan kadar air dan menurunkankekuatangeserdalamtanah.Aliranairdalamtanah akan akan memp memper erce cepa pat t terj terjad adin inya ya keru kerunt ntuh uhan an lere lereng ng kare karena na air air dapa dapat t menu menuru runk nkan an ting tingka kat t kele keleka kata tan n buti butira ran n tana tanah. h. Sema Semaki kin n bert bertam amba bah h air air yang yang masu masuk k ke dala dalam m poripori-po pori ri tana tanah h maup maupun un yang yang meng enggen genang ang di perm ermukaa kaan tan tanah akan kan mem memperc perce epat terj terja adiny dinya a keru eruntuh tuhan tan tanah. Ohsuk suka dan Yosh Yoshiifumi fumi (200 2001) menyebutkanbahwapeningkatantekananairporimenyebabkan terj terjad adin inya ya defo deform rmas asi i menj menjad adi i sang sangat at cepa cepat t hing hingga ga menc mencap apai ai keru kerunt ntuh uhan an. . Meni Mening ngka katn tnya ya teka tekana nan n air air pori pori adal adalah ah sala salah h satu satu pen penyeb yebab utama tama keru eruntuha tuhan n ler lereng eng. Air Air yang meng engalir alir dan mengisiretakanakanmendorongtanahkearahlateral.Secara umum, kekuatan geser tanah akan berkurang apabila
21
Bab II: Proses dan Mekanisme
mempunyaikadarairyangtinggiatauda mempunyaikadarairyangtinggiataudalamkondisiyang lamkondisiyangsangat sangat jenuh air. Peningkatan kadar air tanah hingga mencapai keruntuhanditunjukkand keruntuhanditunjukkandalamGambar2.5 alamGambar2.5. .
10
g k ( 8 h u t n 6 u R k o 4 l B a s s 2 a M
Runtuh Awal
0 0
5
10
15
20
25
30
Kadar da r Air (%) (%)
Gambar2.5Hubunganantarapening Gambar2.5Hubunganantarapeningkatankadarairtanahda katankadarairtanahdanblokkeruntuhan nblokkeruntuhan (Muntohar,2006).
Meka Mekani nism sme e keru kerunt ntuh uhan an lere lereng ng juga juga dika dikaji ji oleh oleh Toha Tohari ri dkk. dkk., , (200 (2007) 7). . Pema Pemaha hama man n tent tentan ang g meka mekani nism sme e keru kerunt ntuh uhan an lere lereng ng ini ini menjadi penting guna menentukan sistem peringatan dini berdas berdasark arkan an model model fisik fisika. a. Gambar Gambar 2.6 menunj menunjuk ukkan kan mekan mekanism isme e keru kerunt ntuh uhan an dari dari dua dua lere lereng ng yang yang berb berbed eda a yang yang dise diseba babk bkan an oleh oleh intensitashujanyangsama100mm/jam.Keruntuhanpadalereng dengankemiringan45 o(Gambar2.6a)diawalidengan (Gambar2.6a)diawalidenganretakanyang retakanyang terjadidikakilereng,dantahapkeduamulaiterjadilongsorandari kaki hingga puncak lereng. Sedangkan untuk lereng dengan kemiring kemiringan an 32o (Gamba (Gambar r 2.6b), 2.6b), longso longsoran ran hanya hanya terja terjadi di pada pada kaki kaki lerengsaja.Hasilpengamataninimembuktikanbahwalerengyang lebihcuramlebihmudahmengalamikeruntuhandenganareayang lebi ebih luas uas akib kibat adanya nya remb rembe esan san air huja ujan ke dalam lam tana tanah h. SepertihalnyayangdikemukanolehMuntohar(2006),Toharidkk. (2007)jugamenunjukkanbahwatelahterjadipeningkatankadarair padalerenghinggamencapaikeruntuhan(Gambar2.7).
22
Tanah Longsor: Analisis - Desain - Pred iksi
A.S. Muntohar
Gambar2.6Mekanismeruntuhlereng Gambar2.6Mekanismeruntuhlerengpadamodellerengdi padamodellerengdilaboratorium:(a) laboratorium:(a) o o kemiringanlereng45 ,(b)kemiringanlereng32 (Toharidkk.,2007).
o
Gambar2.7Perubahankadarairpadaset Gambar2.7Perubahankadarairpadasetiaptahap:(a)kemiri iaptahap:(a)kemiringanlereng45 nganlereng45 , o (b)kemiringanlereng32 (Toharidkk.,2007).
1. 2. 3. 4.
Jelaskantentangfaktorp Jelaskantentangfaktorpenyebabdan enyebabdanpemicutanahl pemicutanahlongsor! ongsor! Uraikanfaktor-faktorpenyebab Uraikanfaktor-faktorpenyebabterjadinyalon terjadinyalongsor! gsor! Apakahyangmenyebab Apakahyangmenyebabkanlerenglon kanlerenglongsor?Jelas gsor?Jelaskan! kan! Faktorapasajayangdap Faktorapasajayangdapatmeningkatk atmeningkatkantegangan anteganganpada pada lereng?
23
Bab II: Proses dan Mekanisme
5. Apakahyangdimaksudd Apakahyangdimaksuddengan engansuddendrawdown suddendrawdown ? ? 6. Tanahlongsorbiasanya Tanahlongsorbiasanyaterjadiketikah terjadiketikahujan.Apakahda ujan.Apakahdapat pat dikatakanbahwahujanme dikatakanbahwahujanmerupakanfakto rupakanfaktorpenyebab rpenyebabutama utama longsor?Jelaskan! 7. Uraikantentangtipikaltanahlongsor! 8. Apakahperbedaananta Apakahperbedaanantaralongsorrun ralongsorruntuhan( tuhan(falls falls )danjatuhan )danjatuhan (topples)?Jelaskan! 9. Jelaskanperbedaandanpersamaanantaralongsordebrisdan debrisbahanrombakan! 10. Bagaimanakahcaramen Bagaimanakahcaramengetahuibahwa getahuibahwasuatulereng suatulerengterjadi terjadi longsortiperayapan(creep longsortiperayapan( creep )? )? 11. Bagaimanakahmekanism Bagaimanakahmekanismelongsora elongsorakibatrembesa kibatrembesanairhujan? nairhujan? Jelaskandengandisertaigambar! 12. SuatuwilayahAdanBdihubu SuatuwilayahAdanBdihubungkandeng ngkandenganjalanmelalu anjalanmelalui i perbukitan.Lerengdisisija perbukitan.Lerengdisisijalanselalumen lanselalumengalamilongso galamilongsorbila rbila hujan.Apakahyangharu hujan.Apakahyangharusdilakukana sdilakukanagarkeduawila garkeduawilayahdapat yahdapat terhubungkankembali?Be terhubungkankembali?Berikanalasan rikanalasannya! nya!
Highla Highland nd L., 2004, 2004, Landsl Landslide ide type type and proces processes ses. . Fact-S Fact-Shee heet t No. 2004-3 2004-3072 072, , July2004,U.S.GeologySurvey. Muntohar, A.S., 2006. Mekanisme keruntuhan lereng tegak dan teknik perkuatannyadengangeotekstil.JurnalTek perkuatannyadengangeot ekstil.JurnalTeknikSipil,Vol. nikSipil,Vol.6No.2,pp.51-66. 6No.2,pp.51-66. Ohtsuka,S.,andYoshifumi,2001,Considerationonlandslisemechanismbased onporewaterpressureloadingtest, onporewaterpressure loadingtest,The The15thInte 15thInternati rnational onalConferenc Conferenceon eon Soil Soil Mechan chanic ics s and and Geot Geotec echn hnic ica al Engi Engin neeri eering ng,, 27-31 7-31 Augu August st 2001 2001, , Istanbul,Turkey. ShangLin, ShangLin, J.danYu Ku, C., 2002,Simu 2002,Simulat lation ion ofslope ofslopefai failur lure eusi usinga nga meshed meshed based parti rtition of unity method, The 15th Engineerin ring Mechanics Conference(EM2002),2-5June2001,ColumbiaU Conference(EM2002),2-5Ju ne2001,ColumbiaUniversity,NewYork. niversity,NewYork. Toha Tohari ri A., A., Nish Nishig igak aki i M., M., and and Koma Komats tsu u M., M., 2007 2007. . Labo Labora rato tory ry Rain Rainfa fall ll-I -Ind nduc uced ed SlopeFailurewithMoistureContentMeasurement.JournalofGeotechnical andGeoenvironmentalEngineering,V andGeoenvironmentalEngineering,Vol.133,No.5pp. ol.133,No.5pp.575–587. 575–587. TRB, TRB, 1996. 1996. Landsl Landslide ide: : Invest Investiga igatio tion n and Mitig Mitigati ation on . . Spec Specia ial l Repo Report rt No. No. 247, 247, TransportationResearchBoard,NationalScien TransportationResearchB oard,NationalScienceCouncil,USA ceCouncil,USA. . Varn Varnes es D.J. D.J., , 1978 1978, , Slop Slope e move moveme ment nts, s, type types s and and proc proces esse ses. s. In: In: "Lan "Lands dsli lide des, s, AnalysisandControl",SchusterR.L.,andKrizekR.J.(Eds.), AnalysisandControl",Schust erR.L.,andKrizekR.J.(Eds.),Transportation Transportation ResearchBoardSpecialReportNo.176,NAS-NRC,WashingtonD.C.,pp. 11-33.
24
Tanah Longsor: Analisis - Desain - Pred iksi
Secaraumum,ambanghujan(rainfall threshold )dapatdidefenisikan )dapatdidefenisikan seba sebaga gaii bata batas s kriti kritis s (mak (maksi simu mum m atau atau mini minimu mum) m) juml jumlah ah huja hujan n yang yang turunhinggamencapaitanah(Reichenbach,dkk.1998).Hujankritis adalah hujan yang diukur dari awal kejadian, yaitu pada saat inte intens nsititas as huja hujan n meni mening ngka kat t sang sangat at dras drastitis, s, hing hingga ga wakt waktu u keja kejadi dian an tan tanah lon longsor sor (Ga (Gambar bar 3.1). .1). Peni Penin ngkata katan n inte inten nsita sitas s hujan jan yang yang sangat sangat tajam tajam ini menye menyebab babkan kan lonja lonjakan kan kurva kurva hujan hujan kumula kumulatif tif yang yang tiba-tiba(Aleotti,2004).
Gambar3.1Parameterhujanyangdigunakanuntukambanghujanpemicutanah Gambar3.1Parameterhujanyangdigunakanuntukambang hujanpemicutanah longsor(dimodifikasidariAleotti,2004). Tanah Longsor: Analisis - Prediksi - Mitigasi
25
Bab III: Ambang Hujan
Hujan Hujan dapat dapat dikat dikatego egorik rikan an berda berdasar sarka kan n cakupa cakupan n wilaya wilayah h yaitu yaitu huja hujan n glob global al, , regi region onal al dan dan loka lokal.l. Huja Hujan n glob global al dite ditent ntuk ukan an deng dengan an meng menggu guna naka kan n data data yang yang ters tersed edia ia di selu seluru ruh h bela belaha han n duni dunia. a. Huja Hujan n global global merup merupaka akan n hujan hujan yang yang lebih lebih umum umum tidak tidak bergan bergantun tung g denga dengan n kondisilokaldanpolasertariwayathujanyangterjadipadawilayah tertentu.Carayangpalingmudahuntukmendefinisikanhujanglobal ini ini adal adalah ah deng dengan an meng menget etah ahui ui nila nilaii bata batas s bawa bawah h pada pada semu semua a data data rekam rekaman anhuj hujan an yang yang dihasi dihasilka lkan n pada padaper perist istiwa iwa tanah tanahlon longso gsor. r. Hujan Hujan regi region onal al dide didefifini nisi sika kan n seba sebaga gaii kump kumpul ulan an data data huja hujan n pada pada wila wilaya yahhwila wilaya yah h yang yang memi memililiki ki kesa kesama maan an kara karakt kter eris istitik k seca secara ra mete metere reol olog ogi,i, geologi dan fisiografis. Hujan local secara tegas dan implisit memp memper ertitimb mban angk gkan an kond kondis isii ikli iklim m dan dan geom geomor orfo folo logi gi suat suatu u wila wilaya yah. h. Data-datahujanyangmemicuterjadinyatanahlongsordariberbagai jenis hujan diatas dipisahkandengan dipisahkan dengan data hujan yang tidak memicu terjadinya tanah longsor. Hujan dapat ditentukan dengan meng menggu guna naka kan n tiga tiga pend pendek ekat atan an yait yaitu u pemo pemode dela lan n empi empiri ric c ( empirical based based model model ),pemodelanprosesfisik( ),pemodelanprosesfisik( physical-process physical-process model )dan )dan pemodelanstatistik(statistic-basedmodel )(Guzzetti,dkk.2005) )(Guzzetti,dkk.2005) Huja Hujan n empi empiri rik k (empi empiri rica cal l base based d mode model l ) ) dite ditent ntuk ukan an deng dengan an cara cara memp mempel elaj ajar arii kond kondis isii huja hujan n yang yang terj terjad adii pada pada long longso sora ran n lere lereng ng. . Sebagianbesarpemodelan Sebagianbesarpemodelanempirikmenun empirikmenunjukkanhasilya jukkanhasilyangsangat ngsangat baikpadalokasidimanamodeltersebutdikembangkan,akantetapi kura kurang ng tepa tepat t jika jika digu diguna naka kan n di temp tempat at lain lainny nya a wala walaup upun un bera berada da dala dalam m suat suatu u wila wilaya yah h yang yang sama sama (Cro (Crost sta, a, 1989 1989). ). Amba Ambang ng huja hujan n dalam model empirik menggunakan data riwayat hujan dari bebe bebera rapa pa keja kejadi dian an baik baik yang yang meny menyeb ebab abka kan n atau atau tida tidak k memi memicu cu tan tanah long longssor. or. Seca Secara ra umu umum, amba mbang huj hujan empi mpirik rik ini ini dap dapat dikelompokkanmenjadi dikelompokkanmenjadiemapatkategori emapatkategoriyaitu: yaitu: (i)ambangintensitas–lamawa (i)ambangintensitas–lamawaktuhujan( ktuhujan( intensity–duration/ID ), (ii)ambangberdasarkanj (ii)ambangberdasarkanjumlahtotalkejad umlahtotalkejadianhujan, ianhujan, (iii)ambangkejadian–lamawa (iii)ambangkejadian–lamawaktuhujan( ktuhujan(event–duration/ED ),dan (iv)ambangkejadian–inten (iv)ambangkejadian–intensitashujan( sitashujan( event–intensity /EI ). ). Hubungan intensitas – lama waktu hujan paling banyak digu diguna naka kan n dala dalam m bebe bebera rapa pa pust pustak aka. a. Mode Modell ditu dituan angk gkan an menj menjad adii 26
Tanah Longsor: Analisis - Prediksi - Mitigasi
A.S. Muntohar
suat suatu u kurv kurva a yang yang dike dikena nall seba sebaga gaii I-D I-D curv curve e . . Kurv Kurva a empi mpirik rik ini ini adalahkurvabatasbawah( lowerlimitcurve )kejadianlongsorpada )kejadianlongsorpada saat saat hujan. hujan. Kurva Kurva ini akan akan membe memberik rikan an hasil hasil yang yang lebih lebih baik baik bila bila menggun menggunakan akan pula data hujanyang hujanyangtida tidak kmeny menyebab ebabkanterjadi kanterjadinya nya tanahlongsor.Gambar3.2dan3.3menunjukkanhubunganantara inte intens nsititas as huja hujan n dan dan lama lama wakt waktu u pada pada pemo pemode dela lan n huja hujan n empi empiri rik k yang dikembangkan oleh Chelborad dkk. (2006) untuk jenis long longso sora ran n dang dangka kall di Seat Seatle le, , Wash Washin ingt gton on dan dan Chen Chen, , dkk. dkk. (200 (2005) 5) untukalirandebrisdiTaiwan. Kare Karena na amba ambang ng huja hujan n dide didefifini nisi sika kan n seca secara ra empi empiri rik, k, maka maka pers persam amaa aann-pe pers rsam amaa aann nnya ya berv bervar aria iasi si dari dari satu satu loka lokasi si ke loka lokasi si yang lain. Sehingga, ketepatan hubungan tersebut dapat dikate dikategor gorika ikan n dalam dalam lingku lingkup p globa global, l, region regional al dan dan lokal lokal. . Tabel Tabel 3.1 mena menamp mpililka kan n 52 mode modell pers persam amaa aan n empi empirik rik yang yang dius diusul ulka kan n oleh oleh bebe bebera rapa pa pene penelilititi. . Masi Masing ng-m -mas asin ing g pers persam amaa aan n empi empiri rik k ters terseb ebut ut ditampilkan dalam suatu kurva seperti pada Gambar 3.4. Berdasarkanpersamaan-persamaanempirikpadaTabel3.1,kurva IDdapatdituliskandalamsua IDdapatdituliskandalamsuatubentukyang tubentukyangumumyaitu: umumyaitu: I
= c + α ⋅ D β
(0.1)
dengan, I =intensitashujan, =intensitashujan, D =lamawaktuhujan, β =parameterempirik. c,α ,dan ,dan β =parameterempirik. PersamaanempirikpadaTabel3.1memilikibatasanintensitasdan lama lama wakt waktu u masi masing ng-m -mas asin ing. g. Seca Secara ra umum umum, , bata batasa san n lama lama wakt waktu u hujanberkisarantara1hingga100jam,danrentangintensitasdari 1 hingga 200 mm (Gambar 3.4). Sebagian besar persamaan ambangID(45persama ambangID(45persamaan)memi an)memilikinilaipara likinilaiparamete meterc rc=0. =0.Untuk Untukc c = 0, maka aka persa rsamaan aan 3.1 3.1 men mengik gikuti uti mode modell simp simple le powe power r law law . . Keselu Keseluruh ruhan an persam persamaan aan yang yang disaji disajikan kan dalam dalam Tabel Tabel 3.1 memili memiliki ki nilai nilai ekspo eksponen nensia siall ( β ) ) nega negatitif f yang yang berk berkis isar ar anta antara ra -2,0 -2,0 hing hingga ga – 0,19, 0,19, dan param paramete eter r α bera berada da dala dalam m rent rentan ang g 4,0 4,0 hing hingga ga 176, 176,4. 4. Secara Secara konsep, konsep, bentuk bentuk ekspones eksponesial ial negatif negatif memiliki memiliki keterbat keterbatasan asan untukperiodewaktuyanglebihpanjang(contohnyaD>500jam). Padakondisiinisangatdimungkinkanbahwauntukintensitashujan
Tanah Longsor: Analisis - Prediksi - Mitigasi
2
Bab III: Ambang Hujan
yangrendahmenghasilkanlongsor.Untukmengatasiketerbatasan ini,beberapapeneliti(seperti ini,beberapapeneliti(sepertiCannondan CannondanEllen,1985;Wiec Ellen,1985;Wieczorek, zorek, 1987; Crosta and Fra Frattini, 2001) mengusulkan bagian kurva β =-1 asimtotikdengannilai β =-1 untuklamawaktuhujanya untuklamawaktuhujanyangpanjang. ngpanjang.
Gambar3.2Ambangintensitashujandanlamawaktuuntukjenislongsorandangkal Gambar3.2Ambangintensitashujandanlamawaktuuntukjenislong sorandangkal (Chleboraddkk.,2006)
Gambar3.3AmbanghujanempirikuntukalirandebrisdiTaiwan(Chendkk.,2005). 28
Tanah Longsor: Analisis - Prediksi - Mitigasi
A.S. Muntohar
Ambang Ambang hujan hujan globa globall masih masih dapat dapat diguna digunakan kan pada pada cakup cakupan an localatauregionalbilaterdapatinformasitentanghujandiwilayah tersebut.Ketersediaaninformasiuntu tersebut.Ketersediaaninformasiuntukambanghuja kambanghujanregionalaka nregionalakan n lebih baik dan dapat dikembangkan menjadi suatu sistem peringatan dini tanah longsor ( early warning system ) bila diko dikomb mbin inas asik ikan an deng dengan an perk perkir iraa aan n atau atau peng penguk ukur uran an huja hujan n pada pada wilayahtersebut. Tabel3.1Persamaan-persamaanempirikambangintensitashujan–lamawaktu Tabel3.1Persamaan-persamaanempirikambangin tensitashujan–lamawaktu pemiculongsor(Guzzettidkk..,2007). No. 1 2
3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17
18 19 20
21
Sumber Caine (1980) Moser & Hohensinn (1983) Cancelli & Nova(1985) Cannon & Ellen(1985) Cannon & Ellen(1985) Wieczorek (1987) Jibson (1989)
Gudagno (1991) Rodolfo & Arguden (1991) Ceriani dkk (1992) Larsen & Simon(1993) Arboleda & Martinez (1996) Clarizia dkk
Sifat
Wilayah
G R
Dunia Austria
L
Northern Italy San Fransisco San Fransisco Santa Cruz
Jenis Persamaan Longsor Sh, D I = 14,82D -0,39 S I = 41,66D-0,77
Batasan 0,167
S
I = 44,67D-0,78
1
D
I = 6.9 + 38D-1,0
2
D
I = 2.5 + 300D-2,0
5.5
D
I = 1.7 + 9D -1,0
1
Indonesia Puerto Rico Brazil China Hong Kong Japan California California Dunia Southern Italy Mayon, Philippine
D D D D D D D D D D
I = 92,06 – 10,68D I = 66,18D-0.52 I = 63,38 – 22,19D I = 49,11 – 6,81D I = 41,83D -0.58 I = 39,71D-0,62 I = 35,23D-0,54 I = 26,51D-0,19 I = 30,53D-0,57 I = 176,40D-0,90
2
L
I = 27,3D-0,38
0,167
A
I = 20,1D-0,55
1
R
Northern Italy Puerto Rico
A
I = 91,46D-0,82
2
L
Philippine
L
I = 9,23D -0,37
0,08
G
Dunia
S
I = 10D-0,77
0,1
L L L R R R R R R R R G R L
R
Tanah Longsor: Analisis - Prediksi - Mitigasi
29
Bab III: Ambang Hujan
No.
22
23 24 25
Sumber (1996) Tungol & Regalado (1996) Zimmermann dkk(1997) Paronuzzi dk d kk (1998) Bolley & Olliaro(1999)
Sifat
I = 5,94 D-1,50
0,167
R
Switzerland
A
I = 32D-0,70
1
R
Alps, Italy
D
I = 47,742D-0,507
0,1
L
D
I = 9,521D-0,4955
1
D
I = 11,698D-0,4783
1
D
I = 11D-0,4459
1
D
I = 10,67D-0,5043
1
D
I = 12,649D-0,5324
1
D
I = 18,675D-0,565
1
A
I = 28,1D-0,74
1
L
Piedmont, Italy Piedmont, Italy Piedmont, Italy Piedmont, Italy Piedmont, Italy Piedmont, Italy Campania, Italy Oregon
A
I = 9,9D-0,52
1
L
Virginia
D
I = 116,48D-0,63
2
G
Dunia
Sh
I = 0,48 + 7.2D -1,0
0,1
L
Torent, Italy
A
I = 15D-0,70
1
R R
Jamaica Vancouver, Canada
Sh Sh
I = 11,5D -0,26 I = 4,0D-0,45
1
R
Sh
I = 19D-0,50
4
A A
I = 44,668D-0,78 x 1
S
I = 82,73D-1,13
20
G
Piedmont, Italy Piedmont, Italy Valzangona, Italy Seattle, Washington Dunia
D
I = 7D-0,60
0,1
R
Taiwan
A
I = 115,47D-0,80
1
R
Spain
A
I = 17,96D -0,59
D>168
L
28
L
29
L
30
L
33 34 35 36 37
38 39 40 41 42
43 44 30
Barbero dkk (2004) Floris dkk (2004) Baum dkk (2005) Cannon & Gartner (2005) Chien dkk (2005) Corominas
Batasan
L
27
32
Persamaan
Philippine
L
Calcaterra dkk (2000) Montgomery dkk(2000) Wieczorek dkk(2000) Crosta & Frattini(2001) Marchi dkk (2002) Ahmad (2003) Jakob & Weatherly (2003) Aleotti (2004)
Jenis Longsor
L
26
31
Wilayah
R
L L L
Tanah Longsor: Analisis - Prediksi - Mitigasi
A.S. Muntohar
No.
45
Sumber dkk(2005) Giannecchini (2005)
Sifat
L
46
L
47
L
48
L
49 50 51 52
Hong dkk (2005) Jan & Chen (2005) Zezere (2005)
dkk
R R R L
Wilayah
Jenis Longsor
Persamaan
Batasan
Tuscany, Italy Tuscany, Italy Tuscany, Italy Tuscany, Italy Shikoku, Japan Taiwan
Sh
I = 26,871D-0,638
0,1
Sh
I = 85,584D-0,781
0,1
Sh
I = 38,363D-0,743
0.1
Sh
I = 76,199D-0.692
0.1
A
I = 1,35 + 55D-1,0
24
D
I = 13,5D-0,20
0,7
Taiwan Lisbon, Portugal
D A
I = 6,7D-0,20 I = 84,3D-0,57
0,7
Keterangan: Sifa Sifat t : G = glob global al, , R = regi region onal al, , L = loka lokal. l. Jeni Jenis s Long Longso sor r : D = debr debris is, , S = long longso sora ran n geli gelinc ncir, ir, Sh = longsorandangkal,L=lahar,A=semua.Persamaan:I=intensitashujan(mm/h),D=lamawaktuhujan (jam)
Gambar3.4Kurvaintensitashujan–lamawaktu(angkapadagrafikadalahnomor urutpersamaansesuaiTabel3.1)
AnalisisGambar3.4menunjukkanbahwaambanglokalsedikit lebi lebih h besa besar r dari daripa pada da amba ambang ng regi region onal al. . Hal Hal ini ini meng mengin indi dika kasi sika kan n
Tanah Longsor: Analisis - Prediksi - Mitigasi
31
Bab III: Ambang Hujan
bahw bahwa a pada pada lama lama wakt waktu u tert terten entu tu, , pred predik iksi si huja hujan n yang yang memi memicu cu long longso sor r dari dari amba ambang ng loka lokall lebi lebih h besa besar r dari daripa pada da inte intens nsititas as huja hujan n rera rerata ta amba ambang ng regi region onal al dan dan glob global al. . Rent Rentan ang g lama lama wakt waktu u pada pada ambang ambang lokal lokal sanga sangat t terbat terbatas as bila bila diband dibanding ingkan kan dengan dengan ambang ambang regionaldanglobal.Ambanghujanregionaldanlokalmasihdapat digunakan untuk memprediksi di wilayah lain yang memiliki kara karakt kter eris istitik k morf morfol olog ogii dan dan lito litolo logi gi yang yang sama sama apab apabilila a kurv kurva a ID memper mempertim timba bangk ngkan an pengar pengarug ug meteo meteorol rology ogy dan perub perubaha ahan n iklim. iklim. Untu Untuk k itu itu bebe bebera rapa pa usah usaha a yang yang dapa dapat t dila dilaku kuka kan n adal adalah ah deng dengan an cara cara memb membua uat t norm normal alis isas asii inte intens nsititas as huja hujan n deng dengan an nila nilaii empi empiri rik k dariiklimloka dariiklim lokallsetem setempat.Norma pat.Normalisa lisasi siyang yang lazim lazimdilak dilakukan ukan adalah adalah memba membagi gi intens intensita itas s hujan hujan dengan dengan curah curah hujan hujan tahuna tahunan n rata-r rata-rata ata (mean mean annu annual al prec precip ipit itat atio ion n /MAP / MAP) ) (Can (Canno non, n, 1988 1988; ; Jibs Jibson on, , 1989 1989; ; Ceria Ceriani ni dkk., dkk., 1992; 1992; Paron Paronuzz uzzii dkk., dkk., 1998; 1998; Wiecz Wieczore orek k dkk., dkk., 2000; 2000; Aleotti dkk., 2002; Bacchini and Zannoni, 2003). Beberapa pers persam amaa aan n untu untuk k mode modell norm normal alis isas asii inte intens nsititas as dan dan lama lama wakt waktu u hujandisajikanpadaTabel3.2. Tabel3.2Persamaan-persamaanempirikambangintensitashujanternormalisasi– Tabel3.2Persamaan-persamaanempirikambangin tensitashujanternormalisasi– lamawaktuhujan(Guzzettidkk..,2007) No.
Sumber
Sifat
53
Cannon (1988)
L
54
Jibson (1989)
Wilayah
Jenis Longsor D
Persamaan
Batasan
R
San Fransisco, California Indonesia
D
55 56
R R
Puerto Rico Brazil
D D
57 58 59 60 61 62
dkk
R R R R G R
D D D D D D
dkk
R
Hong Kong Japan California California Dunia Northern Italy Alps, Italy
D = 46,13 3,6⋅10 xIMAP + 4 2 7,4⋅10 x(IMAP) I MAP = 0,071 0,01xD IMAP=0,06D-0.59 IMAP = 0,06 – 0,02xD1 I MAP=0,02D-0.68 IMAP=0,03D-0,63 IMAP=0,03D-0,33 I MAP=0,03D-0,21 IMAP=0,02D-0,65 IMAP=2,0D-0,55
D
IMAP=0,026D-0,507
0,1
dkk
L
D
IMAP=0,09D-0,63
2
dkk
L
Blue Ridge, Virginia Piedmont,
Sh
I MAP=1,112D-0,248
1
63 64 65
32
Ceriani (1992) Paronuzzi (1998) Wieczorek (2000) Aleotti
1
2
Tanah Longsor: Analisis - Prediksi - Mitigasi
A.S. Muntohar
No.
Sumber
Sifat
(2002) 66
L
67
L
68
L
69 70
Bacchini & L Zannoni(2003) Aleotti (2004) L
71
L
Wilayah Italy Piedmont, Italy Piedmont, Italy Piedmont, Italy Dolomites, Italy Piedmont, Italy Piedmont, Italy
Jenis Longsor
Persamaan
Batasan
Sh
IMAP=0,62D-0,228
1
Sh
IMAP=1,61D-0,464
1
Sh
IMAP=1,68D-0,553
1
D
IMAP=0,74D-0,56
0,1
Sh
I = 0,76D-0,33
2
Sh
I = 4,62D-0,79
2
Keterangan: Sifa Sifat t : G = glob global al, , R = regi region onal al, , L = loka lokal. l. Jeni Jenis s Long Longso sor r : D = debr debris is, , S = long longso sora ran n geli gelinc ncir, ir, Sh = -1 longsorandangkal,Persamaan:IMAP=intensitashujanternormalisasi(h ),D=lamawaktuhujan(jam)
Model Model fisika fisika atau atau proses proses ( process-based process-based model ) ) digunaka digunakan n untuk untuk mengko mengkorel relasi asikan kan data data hujan hujan lokal lokal maupu maupun n regio regional nal denga dengan n data data karakteristikwilayahsepertikemiringanlereng,jenistanah,litologi, geologi,dansebagainya.Modelfisikainilazimnyadidasarkanpada pendekatan modelan hidraulik - hidrologi. (Montgomery dan Diet Dietri ricch, 199 1994; Cros Crosta ta, , 199 1998; Terl Terliien, en, 1998). 8). Pem Pemodela elan fisi fisik k dika dikalilibr bras asik ikan an meng menggu guna naka kan n data data huja hujan n dari dari peng penguk ukur uran an huja hujan n denganlokasisertawaktudi denganlokasisertawaktudimanaterjadinya manaterjadinyalongsor. longsor. Pemodelanfisikainikurangdikembangkansecaraluaskarena memb membut utuh uhka kan n pera perala lata tan n yang yang komp komple lek k sepe sepert rtii peng penguk ukur ur huja hujan, n, pengukur tekanan air ( piezometer dan tensiometer ) untuk memperoleh data kondisi suatu wilayah. Model fisika ini mem memode odelkan kan amban bang huja ujan berda erdasa sark rkan an model odel hidro idrollogi dan dan hidraulika(Borgadkk,1998;Cho hidraulika(Borgadkk,1998;ChodanLee,200 danLee,2002;Frattinidkk,2004). 2;Frattinidkk,2004). Untuk mengevaluasi longsor atau tidaknya suatu lereng, pemodela pemodelan n fisika fisika ini juga diintegra diintegrasika sikan n dengan dengan analisis analisis stabilitas stabilitas lerengsepertimodellerengtak-hingga( infinite infinite slope slope model model )yang )yang biasanya biasanya digunaka digunakan ndala dalam mdisi disiplin plin geotekni geoteknik k(WuandSidle,1995; (WuandSidle,1995; Iver Iverso son, n, 2000 2000). ). Mode Modell hidr hidrol olog ogii yang yang bany banyak ak digu diguna naka kan n dala dalam m pemo pemode dela lan n fisi fisika ka adal adalah ah mode modell infi infiltltra rasi si air air sepe sepert rtii mode modell fisi fisik k GreendanAmpt,persamaanPhilipataupe GreendanAmpt,persamaanPhilipataupersamaanRichard rsamaanRichard(Chow (Chow Tanah Longsor: Analisis - Prediksi - Mitigasi
33
Bab III: Ambang Hujan
dkk. dkk., , 1988 1988). ). Seca Secara ra kons konsep ep, , amba ambang ng huja hujan n yang yang diha dihasi silk lkan an dari dari modelfisikainibersifatlokalhi modelfisikainibersifatlokalhinggaregional. nggaregional. PradeldanRaad(1993)mengusulkansuatukurvahubungan inten intensit sitas as dan dan lama lama waktu waktu hujan hujan untuk untuk mengev mengevalu aluasi asi kerun keruntuh tuhan an leren lereng g jenis jenis longs longsora oran n dangka dangkall (Gamb (Gambar ar 3.5). 3.5). Model Model fisika fisika dibuat dibuat berdasarkan model infiltrasi Green – Ampt. Pada model ini, diasum diasumsik sikan an leren lereng g akan akan mengal mengalami ami kerun keruntuh tuhan an bila bila permu permukaa kaan n tanah mencapai derajat jenuh air hingga zona pembasahan (wettingfront ).Berdasarkanmodeltersebut,waktuyangdiperlukan ).Berdasarkanmodeltersebut,waktuyangdiperlukan T w untu untuk k menj menjen enuh uhka kan n perm permuk ukaa aan n lere lereng ng hing hingga ga keda kedala lama man n Z w adalah: Tw
=
µ ⎡ ks
⎛ S + Z w ⎞ ⎤ ⎟⎥ ⎝ S ⎠ ⎦
⎢ Z w − S ⋅ ln ⎜ ⎣
(0.2)
dengan, k s s=koefisienpermeabilitastanah, =koefisienpermeabilitastanah, µ =porositastanah, =porositastanah, S =tekananairporinegatif( =tekananairporinegatif(suction )padazonapembasahan, )padazonapembasahan, Z w =kedalamanzonapembasahan. Kecepataninfiltrasiair ν i i yangmasukkedalampermukaantanah, yangmasukkedalampermukaantanah, menurutmodelGreen–Ampt: υ i
⎛ S + Z w ⎞ = k s ⎜ ⎟ Z ⎝ w ⎠
(0.3)
Model fisik ini menganggap bahwa sebelum mengalami keruntuhan, suatu lereng harus mencapai derajat jenuh air. Mengac Mengacu u asumsi asumsi ini maka maka inten intensit sitas as hujan hujanhar harus us lebih lebih besar besar dari dari kecepataninfiltrasidancurahhujanharusberlangsunglebihlama dari waktu T w (Persamaan (0.2)). Kedua kondisi ini dapat menentukankedalamanzonapembasahanyangdiperlukanuntuk mencapaikondisijenuhair.Maka: Tmin
= T w
(0.4)
I min
= υ i
(0.5)
DigunakanPersamaan(0.2),(0.4)dan(0.5),makaakandihasilkan hubunganantaraintensitashujanI min danlamawaktuhujanT min : : min danlamawaktuhujan 34
Tanah Longsor: Analisis - Prediksi - Mitigasi
A.S. Muntohar
I min
=
⎡ ⎛ S + Z w ⎞ ⎤ ⎛ S + Z w ⎞ Z − S ⋅ ln ⎜ S ⎟ ⎥ ⎜ Z ⎟ ⎢ w Tmin ⎣ ⎝ ⎠⎦ ⎝ w ⎠ µ
(0.6)
Lokasi untuk semua titik P Selubung intensitas hujan minimum
Ilim Hujan yang menyebabkan permukaan lereng jenuh hingga zona pembasahan Zw untuk T Tmin
I > Imin
Imin
P
I < Imin Tmin (Pers. 3.2) Tmin (Pers. 3.6)
T < Tmin
T > Tmin Tmin
Lama Waktu Hujan,
T
Gambar3.5Ambangintensitashujanyangmenyebabkanpermukaanlerengjenuh Gambar3.5Ambangintensitashujanyangmenyebabka npermukaanlerengjenuh airhinggazonapembasahan(dimodifikasidariPradel&Raad,1993).
Cho Cho dan dan Lee Lee (200 (2002) 2) memo memodi dififika kasi si Pers Persam amaa aan n (0.2 (0.2) ) deng dengan an mempertimbangkanpengaruhairyangberadadiataspermukaan lereng(ponding ). ). Ponding terjad terjadii bila bila permu permukaa kaan n tanah tanahmen mencap capai ai jenuh air. Maka, waktu yang diperlukan untuk mencapai derajat jenuhairhinggakezonap jenuhairhinggakezonapembasahanm embasahanmenjadi: enjadi: Tw( p )
dengan, T p =
= T p + ks ⋅
µ ⎡ ks
⎛ S + Z p ⎞ ⎤ ⎢ Z w − Z p + S ⋅ ln ⎜ ⎟⎥ + S Z ⎢⎣ w ⎠⎥ ⎝ ⎦
(0.7)
⋅ S
(0.8) − k w ) T p adalahwaktuyangdicap adalahwaktuyangdicapaipadasaa aipadasaatterjadi tterjadi ponding .. Hubu Hubung ngan an inte intens nsititas as – lama lama wakt waktu u huja hujan n ters terseb ebut ut dapa dapat t dibu dibuat at denganberbagaikalaulanghujanuntukmenentukancurahhujan kritispemiculongsor.
(υ i
Tanah Longsor: Analisis - Prediksi - Mitigasi
35
Bab III: Ambang Hujan
u
w
/
w =
- H
w
. c o s 2
B a t u a n k e d a p
P e r m u k a a n B l e r i d B e n i d a a n g n g
g g e M p e l i n u k m c i r a b a a i s r t a h a n a n a h
a i r
(a)Modelfisikuntuklerengdenganjenislongsorandangkal. 102
) h / m m ( n 1 a10 j u H s a t i s n e t n I
[ 3 ] C e r i a n o d k k . ( 1 9 9 2 [ 4 ) ] B a t a s b a w a h [ 5 ] W ( C a i e c i n ne z o , 1 r e k 9 8 0 ) ( 1 9
8 7 )
d
100 100
101
[ 1 ] B a t a s a t a s ( C C a i n ne , 1 9 8 0 )
d
[ 2 ] C a n c e l l li & N o v a a ( 1 19 8 5 )
102 Lama waktu (jam)
103
Keterangan Keterangan : Tekanan Tekanan air pori hidrost hidrostatis atis
Tekanan Tekanan air pori non-hidros non-hidrostati tatis s (c) denga n muk muka a air tanah sejajar kemiri kemiringa nga n lereng
Tekanan air pori non-hidros non-hidrostati tatis s (a)
Skempton & De Lory Lory de nga n tekana n air po ri neg atif (suc tio n )
Tekanan Tekanan air pori non-hidros non-hidrostati tatis s (b)
Skempton & De Lory Lory tanp a tekana n air po ri nega tif (suc tio n )
Tekanan Tekanan air pori non-hidros non-hidrostati tatis s (c)
Pada saa t terjadi terjadi genanga n (Tp )
(b)Kurvaintensitashujan–lamawaktuuntukmodelfisik Gambar3.6Validasikurvaambanghujandenganmodelfisik(dimofifikasidari Crosta,1998)
36
Tanah Longsor: Analisis - Prediksi - Mitigasi
A.S. Muntohar
Crosta Crosta(199 (1998) 8)meng mengguna gunakanmodelanalisi kanmodelanalisis slere lerengtak-hing ngtak-hingga ga dan model model rembes rembesan anair air tanah tanahpar parare arell denga dengan n kemir kemiring ingan an leren lereng g (Ga (Gamba mbar 3.6 3.6a). a). Sta Stabili bilita tass lere leren ng dite ditent ntuk uka an denga engan n bebe eberap rapa kondisitekananairpori.Selanjutnya,hasilanalisisstabilitaslereng inidivalidasi inidivalidasidengankurv dengankurvaID aID(Gam (Gambar3.6b) bar3.6b).Ambanghujan .Ambanghujanbatas batas bawah bawah yang yang diusu diusulka lkan n oleh oleh Caine Caine (1980 (1980) ) lebih lebih sesuai sesuai diguna digunakan kan sebagaiambanghujanuntuklokasilerengyangdikajiolehCrosta (1998). Matsushi dan Matsukura (2007) mengembangkan model amba ambang ng huja hujan n untu untuk k jeni jenis s long longso sora ran n dang dangka kall berd berdas asar arka kan n data data pengukur pengukuran anteka tekananair nanair poriyangdiko poriyang dikombin mbinasik asikan andeng dengan ananal analisis isis lereng tak-hingga. Hubungan antara intensitas hujan dan waktu/durasidiberikanmelala waktu/durasidiberikanmelalauipersamaan uipersamaansebagaiberi sebagaiberikut: kut: I
=176 ,7 D − 0 ,91 ; untuk 8 h < D < 80 h
(0.9)
I
= 44 ,9 D − 0 , 70 ; untuk 2 h < D < 15 h
(0.10)
Mun Muntoh tohar dan Liao iao (200 (2009 9) membu embua at kurv kurva a amb ambang ang hujan jan ternomalisasiberdasarkanmodelfisikinfiltrasihujandanstabilitas lerengtak-hingga.Pengembanganmodeliniakandijelaskanlebih rinci dalam Bab V selanjutnya. Model ini menggangg bahwa longsordipicuoleh longsordipicuolehkomb kombinas inasiiinten intensitas sitas hujan hujandanhujankumula danhujankumulatif tif sel selama ama perio riode tert terte entu ntu. Inte Inten nsita sitas s hujan jan dan hujan jan kum kumula ulatif tif terseb tersebut ut dinorm dinormali alisas sasii dengan dengan param paramete eter r fisik fisik leren lereng g (yaitu (yaitu sudut sudut kemiringan lereng), hidraulik (yaitu kadar air volumetri trik dan koefis koefisien ien permea permeabil bilita itas s tanah tanah jenuh jenuh air) air) dan mekani mekanik k tanah tanah(ya (yaitu itu tekanan suction ). ). Pers Persam amaa aan n (3.1 (3.11) 1) memb member erik ikan an rumu rumusa san n huja hujan n kumulatifdanintensitashujan kumulatifdanintensitashujanternormalisasi. ternormalisasi. NAR =
R (t )
(k s ⋅ cos β ⋅ψ f ∆θ ) I (t ) NRI = ( k s ⋅ cos β ⋅ψ f ∆θ )
(0.11)
dengan, NAR =hujankumulatifternormalisasi(h/mm), =hujankumulatifternormalisasi(h/mm), -1 NRI=intensitashujanternormalisasi(mm ), R(t)=hujankumulatif(mm)padawaktu t , , Tanah Longsor: Analisis - Prediksi - Mitigasi
3
Bab III: Ambang Hujan
=intensi tashujan(mm/h)padawaktu adawaktu t ,, I(t)=intensitashujan(mm/h)p k s s=koefisienpermeabilitas =koefisienpermeabilitastanahjenuhair(m tanahjenuhair(mm/h), m/h), ∆θ =kadarairvolumetriktanah, =kadarairvolumetriktanah, ψ f f=tinggitekanan suction padazonapembasahan(mm), padazonapembasahan(mm), β =sudutkemiringanlereng.
Keti Ketig ga para param meter ter pemba mbagi yait yaitu u k s s,, ∆θ , dan ψ f f meru erupaka akan para parame mete ter r yang yang digu diguna naka kan n dala dalam m pers persam amaa aan n infi infiltltra rasi si Gree Green n – Ampt. Prinsip dari model yang dikembangkan adalah menghu menghubun bungka gkan n hujan hujan yang yang mengha menghasil silkan kan lereng lereng dalam dalam kondi kondisi si kritisdimananilaifaktorkeamananlerengsamadengansatu(FS= 1). Bila Bila dibuat dibuatkan kan menjad menjadii suatu suatu grafik grafik (Gamb (Gambar ar 3.7), 3.7), garis garis yang yang menghubungkannilai-nilaih menghubungkannilai-nilaihujanpadakon ujanpadakondisiFS=1diberikanole disiFS=1diberikanoleh h Persamaan(3.12)berikut: NAR
0 ,946 9466
= 8 ,17 17 (NRI )
(0.12)
Gambar3.7Kurvaambanghujanternormalisasiberdasarkanmodelfisik (MuntohardanLiao,2009).
38
Tanah Longsor: Analisis - Prediksi - Mitigasi
A.S. Muntohar
Persamaan(0.12)tidakhanyamemberikaninformasitentang potensilongsorpadakurunwaktuhujantertentu,tetapidapatpula digu diguna naka kan n untu untuk k memp memper erki kira raka kan n lama lama wakt waktu u huja hujan n krit kritis is yang yang memiculongsor.TurunanPersa memiculongsor.TurunanPersamaan(0.12),yaitugra maan(0.12),yaitugradiendarigaris diendarigaris (∆ y /∆x )dalamGambar3.7merupakanlamawaktuhujan( )dalamGambar3.7merupakanlamawaktuhujan( ∆T )yang dinyatakansebagaiberikut:
∆T = 7 ,734 (NRI )
0534 −0.0534
(0.13)
Satuandari∆T adalahjam(h ). ). Pemodelan fisika lebih sesuai dikembangkan untuk menen menentuk tukan an jumla jumlah h hujan hujan, , lokas lokasii dan dan waktu waktu yang yang memung memungkin kinkan kan ter terjadinya longsor, mempermudah dalam pembuatan sistem tem peringatan dini tanah longsor. Akan tetapi, keterbatasan modelf modelfisi isika ka ini kesul kesulita itan n keters ketersedi ediaan aan data data yang yang akurat akurat teruta terutama ma untu untuk k caku cakupa pan n wila wilaya yah h yang yang lebi lebih h luas luas. . Info Inform rmas asii deta detailil tent tentan ang g kondi kondisi si hidrol hidrologi ogi, , litolo litologi, gi, morfol morfologi ogi, , dan karakt karakteri eristi stik k tanah tanah yang yang merupa merupakan kan param paramete eter r untuk untuk menget mengetah ahui ui kemung kemungkin kinan an terja terjadin dinya ya tanah longsor jarang sekali tersedia lengkap, sehingga membutuhkaninstrumentasidanpenyelidikanlapanganyanglebih lanjut.
Dalam usaha untuk mengurangi subjektifit fitas pada pemilihan batasanhujan,sebuahmodelstatistikaBayesiandigunakanuntuk menentukan perbedaan batasan rendah dari hujan. Analisis Baye Bayesi sian an adal adalah ah sebu sebuah ah anal analis isis is stat statis istic tic yang yang beru berusa saha ha untuk untuk mengukur parameter-parameter tertentu pada area dengan dis distri tribusi usi data terb terba anya nyak berd erdasa asarka rkan penye enyeb baran aran data ata yang ang diamati.Setiapdataintensitasdandurasihujandianggapsebagai variab variable le yang yang indep independ endent ent dan dan tidak tidak berkor berkorel elasi asi. . Kumpul Kumpulan an datadatadataintensitasdandurasidigabu dataintensitasdandurasidigabungkanuntukm ngkanuntukmendapatkan endapatkansebuah sebuah garis kemungkinan ( likelihood ) yang bisa digunakan untuk mem mempre prediks ksii terj terja adin dinya tan tanah lon longsor. sor. Are Area kem kemungki ngkin nan ini ini dihitungsebagaisebuahfungsi dihitungsebagaisebuahfungsidarinilaiparameter-param darinilaiparameter-parameteryang eteryang ada. Analisis Bayesian terle rlebih dahulu menyediakan sebuah pemodelanprediksidarinila pemodelanprediksidarinilaiparameter-para iparameter-parameteryangbe meteryangberkorelasi rkorelasi Tanah Longsor: Analisis - Prediksi - Mitigasi
39
Bab III: Ambang Hujan
kemudian,pemodelanprediksiinidi kemudian,pemodelanprediksiinidikoreksidenganmod koreksidenganmodellainyang ellainyang berasal berasal dari data-data data-data pengukur pengukuran/ob an/observ servasi. asi. Garis Garis kemungki kemungkinan nan ter tersebut membentuk deskripsi statis tistik tika Bayesian awal ( prior Bayesian ) ) dari dari para parame mete terr-pa para rame mete ter r yang yang ada ada keda kedala lam m sebu sebuah ah gari gariss distr istrib ibu usi Bay Bayesian sian yan yang baru ( poster posterior ior Bayesi Bayesian an ). ) . Pad Pada modelyangdiadopsi,Guzzetidkk(2005)mengasumsikandistribusi awal(priordistribution )sebagaidistribusiPareto,yangmenentukan )sebagaidistribusiPareto,yangmenentukan secaraacakkemungkina secaraacakkemungkinanluasnyaarea nluasnyaarealongsoran. longsoran. MenggunakanmodelBayesiandanmemperhatikandatayang tersedia, Guzzeti dkk (2005) menentukan batasan hujan berda berdasar sarkan kan hubun hubungan gan antar antara a inten intensit sitas as dan dan durasi durasi/wa /waktu ktu (garis (garis merah merah pada pada Gambar Gambar 3.8). 3.8). Garis Garis batas batasan an yang yang diberi diberikan kan terseb tersebut ut lebih rendah dibandingkan dengan garis batasan yang dire direko kome mend ndas asik ikan an oleh oleh Cain Caine e (198 (1980) 0). . Untu Untuk k dura durasi si yang yang lebi lebih h pendek dan lebih lama, garis batasan tersebut memprediksi inte intens nsititas as huja hujan n pada pada leve levell yang yang lebi lebih h rend rendah ah untu untuk k perm permul ulaa aan n terjadinyatanahlongsor.
Gambar3.8Ambanghujanbatasbawahdihitungdenganmo Gambar3.8Ambanghujanba tasbawahdihitungdenganmodelstatistikaBayesian delstatistikaBayesian (Guzzettietal.,2005).
40
Tanah Longsor: Analisis - Prediksi - Mitigasi
A.S. Muntohar
Keunggulanutamayangdimilikiolehmetodebatasanempiric hujan untuk memprediksi terjadinya tanah longsor adalah sederhan sederhanadan adantida tidak kmaha mahallketik ketika aakan akan mempredi memprediksiwilayah ksiwilayah yang cuku cukup p luas. as. Keti Ketikka info inform rmas asii ten tentang tang tan tanah longs ngsor dan huja hujan n ter tersedia, plot data dapat dilakukan dan garis batasan dapat diguna digunakan kan untuk untuk menent menentuka ukan n batas batas awal awal terjad terjadiny inya a longso longsor r pada pada lereng. Kendala praktis tis yang serin ring dijumpai untuk menentukan amban ambang g hujan hujan berupa berupa keters ketersedi ediaan aan data data yang yang valid, valid, resol resolusi usi dan lamanyahujan.Selamaberlangsung lamanyahujan.Selamaberlangsungnyahujan,alatpeng nyahujan,alatpengukurcurah ukurcurah hujanmencatatdataintensitashujanyangterjadi,kemudiansesaat setela setelah h hujan hujan reda reda data data terseb tersebut ut dikiri dikirimka mkan n oleh oleh sebuah sebuah jarin jaringan gan yangkemudianakandikump yangkemudianakandikumpulkansebaga ulkansebagaidata-datatanah idata-datatanahlongsor. longsor. Sehi Sehing ngga ga, , keja kejadi dian an tung tungga gall yang yang terj terjad adii seca secara ra inte intens ns (“ek (“ekst stri rim” m” denganperiodediatas100tahun)tidakdapatmerepresentasikan kondi kondisi si ketida ketidakst kstabi abilan lan di wilaya wilayah h terseb tersebut. ut. Pengg Pengguna unaan an amban ambang g hujan yang didasarkan pada kejadian yang ekstrim dapat meni menimb mbul ulka kan n kesa kesala laha han n untu untuk k memp mempre redi dikt ktii kapa kapan n dan dan dima dimana na terj terjad adin inya ya long longso sora ran. n. Oleh Oleh kare karena na itu, itu, reka rekama man n data data huja hujan n yang yang panjang dari berbagai wilayah yang kondisi metereologinya berbed berbeda-b a-beda eda harus harus dianal dianalisi isis s untuk untuk menemu menemukan kan amban ambang g hujan hujan yangsesuai.Sayangnya,informasiyangmemadaitentangjumlah curahhujanyangterjadija curahhujanyangterjadijarangtersedia(G rangtersedia(Guzzetidkk,2005 uzzetidkk,2005). ). Amb Ambang hujan menggu nggun nakan akan hubu hubun ngan gan antara tara inte inten nsita sitas s hujan hujan dan lama lama waktu, waktu, tidak tidak memper memperhat hatika ikan n kejad kejadian ian hujan hujan yang yang terd terdah ahul ulu. u. Kare Karena na itu, itu, peng penggu guna naan an meto metode de ini ini kura kurang ng tepa tepat t bila bila digu diguna naka kan n untu untuk k memp mempre redi diks ksii keja kejadi dian an long longso sor r tipe tipe long longso sora ran n dalam(deep-seated )ataulongsorandenganintensitashujanyang )ataulongsorandenganintensitashujanyang rendah. Sehingga penentuan batasan hujan menggunakan hubungankurvaIDtidakdapatdipakaiuntukmempredisksitanah longsoryangterjadibeberapajamsetelahhujanberhentidantidak mamp mampu u memb member erik ikan an gamb gambar aran an yang yang sepe sepesi sififik k dan dan jela jelas s loka lokasi si terja terjadin dinya ya tanah tanah longso longsor. r. Selain Selain itu, itu, amban ambang g hujan hujan menggu menggunak nakan an metodeini,membutuhkandatayangkualitasnyadanresolusitinggi (minimaldatahujanperjam),yangtersediasecaralokaldanpada kuru kurun n waktu aktu yan yang sin singkat kat (kur (kura ang lebi lebih h 20-3 20-30 0 tahu tahun n). Kare Karen na Tanah Longsor: Analisis - Prediksi - Mitigasi
41
Bab III: Ambang Hujan
prosesanalisisyangcukupsulit,metodeinitidakdapatdigunakan untukmenilaistabilitaslerengketikaterjadibadaidantidakdipakai untuk untuk mempr mempred ediks iksii perio periode de berkal berkala a terjad terjadiny inya a tanah tanah langs langsor or ( the returnperiodoflandslide )(D’Odorico,dkk,2005). )(D’Odorico,dkk,2005).
Hubunganantarahujandantanahlongsortelahbanyakdiketahui, teta tetapi pi masi masih h terd terdap apat at bany banyak ak keti ketida dakp kpas astitian an huja hujan n yang yang dapa dapat t memicu terjadinya longsor. Setidaknya terdapat beberapa pertanyaantentanghujanpemiculongsorapakahdidasarkanpada hubunga hubungan nhuja hujanantesed nanteseden– en– intensita intensitas shuja hujanyang nyangturun turun pada hari dimana dimana terjad terjadii longso longsor, r, atauka ataukah h hubun hubungan gan antara antara hujan hujan pemicu pemicu – inte intens nsititas as huja hujan n yang yang turu turun n pada pada saat saat terj terjad adii terj terjad adin inya ya long longso sor. r. Pengalamandaribeberapawilayahdibelahanduniamemberikan hasilyangberbeda-bedaterhadapperanhujanantesedensebagai pemicutanahlongsor(Morgenstern,1992).Modelempirikambang hujan hujan dapat dapat dikem dikemba bangk ngkan an menja menjadi di sistem sistem perin peringat gatan an dini dini ( early warning warning system system /EWS /EWS) ) tana tanah h long longso sor. r. EWS EWS ini ini meli melipu putiti prak prakir iraa aan n dan pengukuran hujan ( forecasting and measurement ), ), pemantauan pada saat hujan dan kejadian longsor ( real-time ). Deng Dengan an demi demiki kian an, , amba ambang ng huja hujan n pemi pemicu cu long longso sor r ini ini monitoring ). adalahelemenpentingdalamEWS. Sala Salah h satu satu EWS EWS yang yang pert pertam ama a dike dikemb mban angk gkan an adal adalah ah oleh oleh USGSdikawasanSanFransiscoBay(Keeferetal.,1987).EWSini didasarkan pada prakiraan jumlah curah hujan ( quantitative prec precip ipit itat atio ion n rain rainfa fall ll fore foreca cast st /QPRF) yang disediakan dari 40 jaringan pengukur curah hujan dari National Weather Service (masing-masing prakiraan dapat dilakukan untuk 6 jam kemud kemudian ian)de )denga ngan n jaring jaringan an teleme telemetri trik k lebih lebih dari dari 40 alat alat penguk pengukur ur curah curah hujan hujan. . Data Data ini kemud kemudia ian n dikomb dikombina inasik sikan an dengan dengan ambang ambang huja hujan n pemi pemicu cu long longso sor r berd berdas asar arka kan n mode modell empi empiri rik k (Can (Canno non n and and Ellen, Ellen, 1985) 1985). . Kombin Kombinasi asi antara antara ambang ambang hujan hujan dengan dengan data data yang yang bera berasa sall dari dari peng pengam amat atan an dan dan peng penguk ukur uran an ( real-time real-time monitorin monitoring g ) ) pada jaringantelem jaringantelemetrik etrik hujandan hujandanprak prakiraa iraancuaca(padaGambar ncuaca(padaGambar 3.5), 3.5), dapat dapat digun digunaka akan n untuk untuk menge mengelua luarka rkan n pering peringata atan n dini dini tanah tanah longsor.Prinsipdarisisteminiadalahbilahasilpengukurancurah hujanyangnyatadariwaktukewaktuberimpitatausamadengan 42
Tanah Longsor: Analisis - Prediksi - Mitigasi
A.S. Muntohar
amba ambang ng huja hujan, n, maka maka peri pering ngat atan an keja kejadi dian an long longso sor r dike dikelu luar arka kan. n. KonsepsisteminijugayangdikembangkandiHongKong(Brandet al.,1984),Italia(SirangeloandBraca,2001),Jepang(Onoderaet al.,1974), Selandia Selandia Baru(Crozier,1999), Baru(Crozier,1999), AfrikaSelatan(Gardl AfrikaSelatan(Gardland and andOlivier,1993),danVirginia(W andOlivier,1993),danVirginia(Wieczorekand ieczorekandGuzzetti,1999) Guzzetti,1999)..
) h / m m ( n a j u H s a t i s n e t n I
Gambar3.9Ambanghujanyangdikombinasikandenganpengukuranhujan Gambar3.9Ambanghujanyangdikombinasikande nganpengukuranhujanuntuk untuk peringatandinitanahlongsor(Keeferetal.,1987).
I
Di Hong Kong, Geotechnical Engineering Office (GEO) mengem mengemban bangk gkan an EWS dengan dengan sistem sistem komput komputer er otomot otomotati atik k yang yang teri terint nteg egra rasi si deng dengan an jari jaring ngan an tele teleme metr trik ik dan dan peng pengam amat atan an rada radar, r, serta serta citra citra sateli satelit t untuk untuk meman memantau tau perge pergerak rakan an dan pembe pembentu ntukan kan awanpembawahujan(Premchitt,1997).Peringatanlongsordibuat berdas berdasark arkan an hujan hujan 24 jam jam dan dan hujan hujan per jam. jam. Penen Penentua tuan n tingk tingkat at baha bahaya ya yang yang dike dikelu luar arka kan n berd berdas asar arka kan n ting tingka kat t keja kejadi dian an long longso sor. r. Penentuantingkatperingatandibuatduakalidarifrekuensitingkat kejadianlongsor.Jikatingkatkejadianlongsorsajayangdigunakan maka maka waktu waktu perin peringat gatan an sebel sebelum um kejad kejadian ian sejuml sejumlah ah longso longsor r akan akan san sangat gat pende ndek dan kem kemung ungkin kinan pula ula keja ejadian ian long longso sor r yan yang sebe sebena narn rnya ya terj terjad adii sebe sebelu lum m pemb pember eria ian n peri pering ngat atan an. . Bila Bila juml jumlah ah kejadi kejadian an tidak tidak dapat dapat diper diperkir kiraka akan n tetap tetapii curah curah hujan hujan yang yang terja terjadi di menin meningka gkat t hingg hingga a tingka tingkat t kejad kejadian ian longso longsor, r, maka maka pering peringata atan n dini dini haru harus s dike dikelu luar arka kan n (Gam (Gamba bar r 3.10 3.10). ). Peri Pering ngat atan an keja kejadi dian an long longso sor r (landsl landslip ip warnin warning g ) dikeluarkan bila hujan 24 jam yang ter terukur Tanah Longsor: Analisis - Prediksi - Mitigasi
43
Bab III: Ambang Hujan
mele melebi bihi hi 175 175 mm, mm, atau atau huja hujan n 1 jam jam mele melebi bihi hi 70 mm di selu seluru ruh h wilayahpenting.Padakeadaanini,radiodantelevisilokaldiminta untuk untuk membe memberit ritaka akan n tentan tentang g perin peringat gatan an dini dini kepada kepada masyar masyaraka akat t selamarentangwaktutertentu. 12,2 5
Tidak Ada Kejadian Longsor Ambang Dikeluarkannya Peringatan (target perkiraan waktu = 4 jam dan jumlah hujan = 100 mm/24 jam)
4
3
Jumlah Kejadian Longsor
Kejadian Longsor Rendah (1 – 10)
2
1
Kejadian Longsor Tinggi (> 10)
0
100
200
300
400
500
Curah Hujan Kumulatif-Menerus 24 jam (mm) di Stasiun Pengamatan
Gambar3.10Jumlahreratapertahunkejadianlongsorpadavariasijumlahhujan (dimodidikasidariPremchitt,1997)
Gambar3.11Kriteriauntukkurvaperingatanlongsorberdasarkanambanghujan (dimodifikasidariAleotti,2004) 44
Tanah Longsor: Analisis - Prediksi - Mitigasi
A.S. Muntohar
PRAKIRAAN HUJAN PRAKIRAAN HUJAN REGIONAL REGIONAL
Ya
KEADAAN KRITIS
Ulangi Prakiraan Hujan
Tidak
Melebihi Ambang?
KEADAAN BIASA
Penilaian Bahaya Longsor pada Wilayah Terkait
Tidak
Longsor Mengancam wilayah? n a j u H n a a r i k a r P i g n a l U
MULAI PROSEDUR PERINGATAN DINI
Pengambilan Data Hujan Anteseden (15 hari)
Pengambilan Data Hujan Berjalan (real-time (real-time))
Pengambilan Statistik Hujan Berjalan (MAP, kala ulang, dll.)
Identifikasi Awal Hujan Kritis (t0)
Tentukan Hujan Kumulatif dari Pengukuran Berjalan Gambar Lintasan Hujan Pada Kurva Ambang (Gambar 3.11) Tidak
Ya
Hujan Berakhir (min. 6 jam)
Ya
KEADAAN KRITIS BERAKHIR
Tidak
Waktu Kritis D tc Meningkat?
Tidak
Melebihi Ambang Peringatan?
Ya
PEMBERIAN PERINGATAN DINI
Mulai Prosedur Darurat (Evakuasi)
Gambar3.12Diagramalirprosespengeluaranperingatandinilongsor (dimodifikasidariAleotti,2004)
Ambangperingatan(warningthreshold )dapatpuladimulaidari )dapatpuladimulaidari batas batas atas atas hingga hingga mendek mendekati ati amban ambang g hujan hujan ( triggering triggering threshold threshold ) ) yang sesungguhnya (RBMCJ, 1985), yaitu suatu batas tas yang mengaktifkanproseduedaruratpadawilayahyangrentanterhadap long longso sor r (Gam (Gamba bar r 3.11 3.11). ). Amba Ambang ng peri pering ngat atan an sela selanj njut utny nya a dapa dapat t diid diiden entitififika kasi si dari dari kond kondis isii cura curah h huja hujan n yang yang mele melewa wati ti bata batas s atas atas Tanah Longsor: Analisis - Prediksi - Mitigasi
45
Bab III: Ambang Hujan
grafik. grafik.Seba Sebagai gaicont contohny ohnya, a,amba ambang ngperin peringata gatan ndite ditentuka ntukan nseba sebagai gai kurvayangsejajar(parallel)deganambanghujan(kurvaAdalam Gambar 3.10), atau kurva yang mana waktu kriti ritiss (D tc) tetap konsta konstan n terhad terhadap ap lintas lintasan an curah curah hujan hujan kritis kritis, , D tc1 = Dtc2 (kur (kurva va B dalamGambar3.11).
Riwaya Riwayat t longso longsor r dan dan hujan hujan yang yang tercat tercatat at di suatu suatu wilaya wilayah h diberi diberikan kan sebagaiberikut: No. [1] 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12
Hujan Tercatat Rata-Rata Harian (mm) Lama Waktu (hari) [2] [3] 148 4 25 1 223 3 147 3 147 3 25 7 119 2 3 6 20 4 93 4 375 10 120 2
Kumulatif (mm) [4] 221 188 256 68 168 175 176 274 104 369 633 233
Berdas Berdasark arkan an data data terseb tersebut, ut, buatla buatlah h kurva kurvaamb ambang ang hujan hujan (kurva (kurva ID)yangmenyebabkanlongsor! Kurv Kurva a ID dibu dibuat at deng dengan an meng menggu guna naka kan n data data pada pada kolo kolom m 2 dan dan 3, menj menjad adii suat suatu u graf grafik ik seba sebaga gaii beri beriku kut t (Gam (Gamba bar r 3.13 3.13). ). Bata Batas s bawa bawah h datahujantersebutadalahdataNo.2(I=25mm/hari;D=1hari)dan No 8 (I = 3 mm/h mm/ha ari; ri; D = 6 hari hari). ). Men Menggun gguna akan kan 2 data data huja ujan ini, dibuatkanpersamaanempi dibuatkanpersamaanempirikyangsesu rikyangsesuaiyaitu: aiyaitu: • Powerlawdecay : Imean=25D-1,1833;untuk1≤D<15hari • Exponentialdecay :I :Imean=0,079+38,26e-0,43D;untuk1≤D<9hari Sepert Sepertii telah telah dijela dijelaska skan n sebelu sebelumny mnya a bahwa bahwa persam persamaa aan n powe power r law law atau exponential decay akanmemberikanprediksicurahhujanyang akanmemberikanprediksicurahhujanyang
46
Tanah Longsor: Analisis - Prediksi - Mitigasi
A.S. Muntohar
kura kuran ng dari 1 mm/ha /hari atau tau men mendek dekati ati nol bila ila lam lama wakt waktu u huja hujan n sang sangat at panj panjan ang. g. Untu Untuk k bata batas s lama lama wakt waktu u yang yang meng mengha hasi silk lkan an I < 1 mm/hariadalah mm/hariadalah 15hariuntukpersamaan 15hariuntukpersamaan powerlaw dan9hariuntuk dan9hariuntuk exponentialdecay .
Gambar3.13Ambanghujandenganmetodeempirikuntukcontohsoal1.
Suatulerengmemilikikarakteristiksebagaiberikut: k s s=36mm/h, =36mm/h, µ = 0,08 0,08, , keda kedala lama man n bida bidang ng long longso sor r = 1000 1000 mm, mm, dan dan S = 1050 mm. Riwa Riwaya yat t huja hujan n jamjam-ja jama man n (dal (dalam am satu satuan an mm/j mm/jam am) ) dibe diberi rika kan n dala dalam m kalaulangsepertiberikutini: Waktu t (menit) 5 10 15 20 45 60 120 180 360 720
2
5
10
230,05 144,92 110,60 91,29 53,17 43,89 27,65 21,10 13,29 8,37
277,47 174,80 133,40 110,12 64,13 52,94 33,35 25,45 16,03 10,10
302,37 190,48 145,36 120,00 69,88 57,69 36,34 27,73 17,47 11,01
Tanah Longsor: Analisis - Prediksi - Mitigasi
Kala Ulang (tahun) 20 30 322,90 203,42 155,24 128,14 74,63 61,61 38,81 29,62 18,66 11,75
333,62 210,17 160,39 132,40 77,11 63,65 40,10 30,60 19,28 12,14
40
50
100
340,71 214,63 163,80 135,21 78,75 65,00 40,95 31,25 19,69 12,40
345,98 217,95 166,33 137,30 79,96 66,01 41,58 31,73 19,99 12,59
361,43 227,68 173,76 143,43 83,53 68,95 43,44 33,15 20,88 13,16
4
Bab III: Ambang Hujan
Tentukan ambang hujan yang menyebabkan longsor dengan menggunakanmetodey menggunakanmetodeyangdiusulk angdiusulkanolehPradel anolehPradeldanRaad(1993 danRaad(1993)! )! Ambanghujanditentukandenganmenggunakanpersamaan3.2dan 3.5. 3.5. Dalam Dalam hal hal ini kedal kedalama aman n zona zona pemba pembasa sahan han Z w dianggapsama dianggapsama dengankedalamanbid dengankedalamanbidanglongsorya anglongsoryaitu1000mm.M itu1000mm.Maka: aka: T w
=
I min
0, 08 ⎡ ⎛ 1050 + 1000 ⎞ ⎤ =0,661jam=T − ⋅ 1000 10 00 1050 10 50 ln l n min ⎜ ⎟⎥ ⎢ 36 ⎣ ⎝ 1050 ⎠ ⎦
=
⎡ ⎛ 1050 + 1000 ⎞ ⎤ ⎛ 110050 + 1000 ⎞ =73,8mm/jam − ⋅ 1 000 00 0 1 050 05 0 ln ⎜ ⎟⎥ ⎜ ⎟ ⎢ 0, 661 ⎣ ⎝ 1050 ⎠ ⎦ ⎝ 1000 ⎠ 0, 08
Datahujanjam-jamanuntukmasing-masingkalaulangdigambarkan seperticarapadaGambar3.5,sehinggamenghasilkankurvaseperti Gambar3.14.Intensitashujanminimumyangmenyebabkanlongsor adalah73,8mm/jamdenganlamawaktu0,661jam=40menityang manaberimpitdengankal manaberimpitdengankalaulang10ta aulang10tahun. hun.
Gambar3.14AmbanghujanmetodePradeldanRaad(1993)untukcontolhsoal2. 48
Tanah Longsor: Analisis - Prediksi - Mitigasi
A.S. Muntohar
1. 2.
3.
4. 5. 6.
Apakahyangdimaksuddenganambanghujan?Jelaskan! Sebutkan metode-metode yang dapat digunakan untuk menent menentuka ukan n ambang ambang hujan hujan ! Jelask Jelaskan an masin masing-m g-masi asing ng metod metode e tersebut! Apakah Apakah yang yang dimak dimaksud sud dengan dengan ambang ambang hujan hujan lokal, lokal, regio regional nal, , dan global ? Ambang hujan manakah yang dikembangkan sebagaisistemperingatandini? Mengapa metode fisika untuk ambang hujan jarang dibuat dibandingkandenganm dibandingkandenganmetodeempirik etodeempirik?Jelaskan! ?Jelaskan! Jela Jelask skan an tent tentan ang g prin prinsi sip p peri pering ngat atan an dini dini long longso sor r berd berdas asar arka kan n ambanghujan! Riwayathujanregionalyangmenyebabkanlongsorpadasuatu wilayahtersebutdiberikanseb wilayahtersebutdiberikansebagaiberikut: agaiberikut: No. 1 2 3 4 5 6 7
7. 8.
9.
Intensitas Hujan (mm/hari) 115,5 7,1 3,8 47,5 32,9 12,7 37
LamaWaktu (hari) 5 5 3 5 6 1 2
HujanAnteseden (mm) 248,1 185,2 237,0 128,9 245,6 152,4 167,7
TentukanambanghujandengankurvaID!Bandingkanhasilnya denganpersamaanempi denganpersamaanempiriklainnya(pad riklainnya(padaTabel3.1)! aTabel3.1)! RiwayathujansepertidalamsoalNo.1.Buatlahambanghujan berdasarkanhubungani berdasarkanhubunganintensitashujan ntensitashujandanhujana danhujananteseden! nteseden! BuatlahambanghujandengankurvaIDberdasarkandatadalam soa soal No.1 No.1 dan con contoh toh soal oal 1 ! Band Bandin ing gkan kan hasiln silnyya dengan gan persamaanempiriklainnya! Suatu Suatu lereng lereng memili memiliki ki sifatsifat-sif sifat at tanah tanah : k s s = 3,6 3,6 mm/j mm/jam am, , µ = 0,10.Kedalamanzonapembasahan Z w =2200mm,dantinggi =2200mm,dantinggi tekanan tekanan suction suction S = 1800 1800 mm. mm. Tent Tentuk ukan an inte intens nsititas as dan dan lama lama waktuhujanminimumyangmenyebabkanlongsorberdasarkan metode Pradel dan Raad (1993) dan metod tode Cho dan Lee (2002)!
Tanah Longsor: Analisis - Prediksi - Mitigasi
49
Bab III: Ambang Hujan
10. Tent Tentuk ukan an amba ambang ng huja hujan n deng dengan an meto metode de Cho Cho dan dan Lee Lee (200 (2002) 2) untuklerengyangmemilikik untuklerengyangmemilikikarakteristikbei arakteristikbeikut: kut: JenisTanah Tanah 1 Tanah 2 Tanah 3
µ 0,35 0,15 0,14
S (cm) 70,6 58,5 247,7
ks(m/s) 5,43x10-5 4,33x10-6 2,53x10-7
Aleotti tti P., 2004, A Warni rning System for for Rai Rainfal fall-Induced Shallow Failures. EngineeringGeology,Vol.73:247-265. CaineN.,1980,TheRainfallIntensity–DurationControlofShallowLandslidesand DebrisFlows.GeografiskaAnnaler,Vol.62A(1-2):23-27. Canc Cancel ellili A., A., and and Nova Nova R., R., 1985 1985. . Land Landsl slid ides es in Soil Soil Debr Debris is Cove Cover r Trig Trigge gere red d By RainstormsinValtellina(CentralAlps,Italy).In:SassaK.(ed)Proceedingsof 4th Intern Internati ationa onall Confer Conferenc ence e on Landsl Landslide ides, s, Tokyo, Tokyo, The Japane Japanese se Landsl Landslide ide Soc,Tokyo,pp267–272. CerianiM.,LauziS.,andPadova CerianiM.,LauziS.,andPadovanN.,1992,Rainfal nN.,1992,RainfallsandLandsl lsandLandslidesInTheAlpin idesInTheAlpine e AreaOfLombardiaRegion,CentralAlpsItaly.In:AulitzkyA(Ed.)Proceedings ofInterpraevent1992,Bern,Switzerla ofInterpraevent1992,Bern,Switzerland,Österr.Wasserwi nd,Österr.Wasserwirtsch. rtsch., ,Klag Klagenfurt enfurt, ,2 2 :9–20. ChleboradAF.,BaumRL.,andGodtJW.,2006,Rainfallthresholdsforforecasting landslidesintheSeattle,Washington,Area—Exceedanceandprobability:U.S. GeologicalSurveyOpen-FileReport2006-1064. ChoE.,andLeeS.R.,2002,Evaluationofsurficialstabilityforhomogenousslopes considering rainfall characteristics, Journal of Geotehcnical and GeoenvironmentalEngineering,Vol.128(9):756-763. Chow Chow V.T, V.T, Maid Maidme ment nt D.R. D.R., , and and Mays Mays L.W. L.W., , 1988 1988, , Subs Subsur urfa face ce wate water. r. Ch. Ch. 4 in AppliedHydrology,Mc.Graw-HillNewYork. CrostaG.,1998,RegionalizationofRainfallThresholds:AnAidtoLandslideHazard Evaluation.EnvironmentalGeology,Vol.35:131-145. D'Od D'Odor oric ico o P., P., Fagh aghera erazz zzii S., S., and and Rigo Rigon n R., R., 200 2005, Pote Potent ntiial for for Lan Landsl dslidi iding: ng: Depend Depending ing In Hyetog Hyetograp raph h Charac Character terist istics ics. . Journa Journall of Geophy Geophysic sical al Resear Research, ch, Vol.110:F01007(doi:10.1029/2004JF000127). Gardland,G.G.,Olivier,M.J.,1993.PredictingLandslidesFromRainfallInAHumid, SubtropicalRegion.Geomorphology,Vol.8:165–173. Glad Glade e T., T., Croz Crozie ier r M., M., and and Smit Smith h P., P., 2000 2000, , Appl Applyi ying ng Prob Probab abililitity y Dete Determ rmin inat atio ion n to RefineLandslide-triggeringRainfallThresholdsUsinganEmpirical‘‘Antecedent DailyRainfallModel’’.PureandAppliedGeophysics,Vol.157:1059-1079.
50
Tanah Longsor: Analisis - Prediksi - Mitigasi
A.S. Muntohar
Godt Godt J W., W., Baum Baum R L., L., and and Chle Chlebo bora rad d A F., F., 2006 2006. . Rain Rainfa fallll Char Charac acte teri rist stic ics s for for ShallowLandslidinginSeattle,Washington,USA.EarthSurfaceProcessesand Landforms,Vol.31:97–110. GuzzettiF.,PeruccacciS.,andRossiM.,2005.DefinitionofCriticalThresholdfor Differ Different ent Scenar Scenarios ios. . RISK-A RISK-Adva dvance nced d Weathe Weather r Foreca Forecast st Sys System tem to Advise Advise on RiskEventsandManagement(RISK-AWARE),Action1.16,IRPICNR,Perugia, Italy:36p. GuzzettiF.,PeruccacciS.,RossiM.,andStarkC.P.,2007.RainfallThresholdsfor the Initia Initiatio tion n ofLan of Landsl dslide ides s inCen in Central tral And Southe Southern rnEur Europe ope. . Meteor Meteorolo ology gyand and AtmosphericPhysics,Vol.98,Issue3-4,pp.239-267. MorgensternNR.,1992,TheRoleofAnalysisintheEvaluationofSlopeStability. Keyn eynote ote Pape Paper, r, Pro Procee ceeding ding 6th Inte Intern rna ation tiona al Sympo ymposi siu um on Lan Landsli slides, des, Christchurch,Vol.3,pp.1615-1630. Pra Pradel del D., D., and Raa Raad G., G., 1993 993, Effec ffect t of perm perme eabi ability lity on surf surfiicial cial sta stabili bility ty of homogeneou homogeneous s slopes. slopes. Journal Journal of Geotechnic Geotechnical al Engineerin Engineering, g, Vol.119(2 Vol. 119(2): ): 315332. Prem Premch chititt, t, J., J., 1997 1997. . Warn Warnin ing g Sy Syste stem m Base Based d on 24-h 24-hou our r Rain Rainfa fallll in Hong Hong Kong Kong. . "Manualforzonationonareassusceptibletorain-inducedslopefailure".Asian Techni Technical cal Commit Committee tee on Geotec Geotechno hnolog logy y for Natura Naturall Hazard Hazards s in Interna Internatio tional nal SocietyofSoilMechanicsandFoundationEngineering,pp.72–81. RBMC RB MCJ, J, 1985 1985. . Stud Study y on the the Disa Disast ster er Prev Preven enti tion on Sy Syst stem em to Miti Mitiga gate te Sedi Sedime ment nt Disa Disaste sters rs Caus Caused ed by Heav Heavy y Rain Rains, s, Over Overal alll Debr Debris is Coun Counte term rmea easu sure res, s, Rive River r Bureau,MinistryofConstructionofJapan. SkemptonAW.,andDeLoryFA.,1957,StabilityofnaturalslopesinLondonClay. Proc Procee eedi ding ngs s of the the 4th Intern Internati ationa onall Confer Conferenc ence e Intern Internati ationa onall Societ Society y for Soil Soil MechanicsandFoundationEngineering),London,Butterworks2:378–381. Wiec Wieczo zore rek k G F., F., 1987 1987, , Effe Effect ct of rain rainfa fallll inte intens nsitity y and and dura duratition on on debr debris is flow flows s in centra centrall Santa Santa Cruz Cruz Mounta Mountains ins, , Califo Californi rnia. a. In: Costa Costa JE, Weiczo Weiczorek rek GF (Eds. (Eds.) ) Deb Debris ris flow flow/a /ava vallanch anche es: proce rocess ss, , reco recog gniti nition on and and miti mitiga gati tion on. . Revi Review ews s in EngineeringGeology,Vol7,GeologicalSocietyofAmerica,Boulder,Colorado, pp93–104. Wieczo Wieczorek rek, , G.F., G.F., Guzzet Guzzetti, ti, F., 1999. 1999. A review review of rainfa rainfall ll thresh threshold olds s for trigge triggerin ring g landslides.Proc.oftheEGSPliniusConference,Maratea,ItalyOctober1999, pp.407–414.
Tanah Longsor: Analisis - Prediksi - Mitigasi
51
Pada Pada perm permuk ukaa aan n tana tanah h yang yang miri miring ng atau atau lere lereng ng, , komp kompon onen en gaya gaya gravi ravita tasi si cend cende erun rung untuk tuk men mengge ggerakk rakkan an tana tanah h ke bawah. wah. Jik Jika komponengravitasisedemikianbesarsehinggaperlawananterhadap gesekantanahpadabidanglongsornyaterlampaui,makaakanterjadi longsor.Analisisstabilitaslerengtidakmudahkarenaterdapatbanyak fakt faktor or yang yang sang sangat at memp mempen enga garu ruhi hi hasi hasil l hitu hitung ngan anny nya. a. Fakt Faktor or-f -fak akto tor r tersebutmisalnya,kondisitanahyangberlapis-lapis,kuatgesertanah yang yang anis anisot otro ropi pis, s, alira aliran n remb rembes esan an air air dala dalam m tana tanah. h. Seca Secara ra umum umum long longso sor r suat suatu u lere lereng ng dika dikare rena naka kan n bert bertam amba bahn hnya ya tega tegang ngan an gese geser r (shear shear stress stress ) ) dan dan berk berkur uran angn gnya ya kuat kuat gese geser r tana tanah h ( shear shear strength strength ). ). Bert Bertam amba bahn hnya ya tega tegang ngan an gese geser r dapa dapat t dise diseba babk bkan an anta antara ra lain lain oleh oleh bertambah bertambahnyabebanpada nyabebanpadalere lereng,tidakadanyalagi ng,tidakadanyalagibagi bagian anpena penahan han lerengsepertidindingpenaha lerengsepertidindingpenahantanah,perubahan ntanah,perubahanmukaairtanahyang mukaairtanahyang begitucepat,danbebanakibatgempabumi.Pengurangankuatgeser tana tanah h terj terjad adi i kare karena na meni mening ngka katn tnya ya teka tekana nan n air air pori pori, , lapi lapisa san n tana tanah h lempungyangbanyakmenye lempungyangbanyakmenyerapair, rapair,pela pelapuka pukan ntana tanah,dan h,danpeng pengaruh aruh strainsoftening . . Analisisstabilitas Analisis stabilitastanah tanahpada padapermukaanyang permukaanyang miringini miring inidisebut disebut anal analis isis is stab stabil ilit itas as lere lereng ng. . Anal Analis isis is ini ini seri sering ng juga juga digu diguna naka kan n pada pada peran perancan cangan gan-pe -peran rancan cangan gan konstr konstruks uksi-k i-kon onstru struksi ksi sipil sipil seper seperti ti : jalan jalan kereta kereta api, api, jalan jalan raya, raya, banda bandara, ra, dan dan lain-l lain-lain ain. . Stabil Stabilita itas s suatu suatu lereng lereng Tanah Longsor: Analisis - Prediksi - Mitigasi
53
Bab IV: Analisis Stabilitas Lereng - Tanah
dapatdilakukandenganmetodekeseimbanganbatas( limitequlibrium dapatdilakukandenganmetodekeseimbanganbatas(limitequlibrium method ) dan analisis deformasi ( defor deforma matio tion n analys analysis) is) . Metode keseimba keseimbangan ngan batas batas berdasark berdasarkan an keseimba keseimbanga ngan n gaya atau momen momen yang menghitung tegangan geser dan kuat geser pada lereng. Sehingga Sehingga untuk untuk metode metode ini, stabilitas stabilitas lereng lereng dinyataka dinyatakan n dalam dalam faktor faktor aman(factorofsafety aman(factorofsafety ).Analisisdeformasibiasanyadidasarkanpada ).Analisisdeformasibiasanyadidasarkanpada metode metode numeri numerik k guna guna mempel mempelaj ajari ari perge pergerak rakan an tanah tanah dan tegang tegangan an padalereng.
Terda Terdapat pat beber beberapa apa defini definisi si faktor faktor aman. aman. Dua metod metode e yang yang sering sering digunakanuntukmendefinisikanfaktoramanadalahkesei digunakanuntukmendefinisikanfaktoramanadalahkeseimbangan mbangan gayadanmomen. Keseimbangan momen ( momen ment equil quiliibri brium ) biasanya dig digunaka nakan n untu ntuk ana analisi lisis s bidan idang g longso ngsor r berben rbentu tuk k ling lingka kara ran. n. Faktoramanterhadapmomen Faktoramanterhadapmomendituliskan: dituliskan: FS m
=
M r M d
(4.1)
dengan M r r ada adalah lah juml umlah mom momen tah tahanan nan dan M d merupa paka kan n d meru jumlah momen yang mendorong. Untuk bidang keruntuhan berbentu berbentuk k lingkara lingkaran, n, pusat pusat lingkara lingkaran n diambil diambil sebagai sebagai titik tinjauan tinjauan mom momen. en. Seda Sedan ngka gkan untuk tuk bida idang lon longsor sor berbe rbentuk tuk lain ainnya, nya, seba sebara rang ng titi titik k dapa dapat t diam diambi bil l seba sebaga gai i titik titik tinj tinjau auan an mome momen n dala dalam m analisis. Pend Pende ekata katan n kese eseimba mbangan gan gaya aya ( forc force e equi equili libr briu ium m ) untuk menghitun tung faktor aman biasanya digunakan dalam analisis stabilitas lereng dengan bidang keruntuhan komposit yaitu berbentuktranlasiataurotasidandatarataupoligon.Faktoraman didefinisikan: FS f
=
F r F d
(4.2)
dengan F r adalah jumlah momen tahanan dan F d meru merupa paka kan n jumlahmomenyangmendo jumlahmomenyangmendorong. rong.
54
Tanah Longsor: Analisis - Prediksi - Mitigasi
A.S. Muntohar
Dala Dalam m meto metode de kese keseim imba bang ngan an bata batas, s, tega tegang ngan an gese geser r yang yang bekerjadisepanjangbidangkeruntuhan( τ d ) ,sehinggafaktoraman d),sehinggafaktoraman menjadi: FS =
τ f
(4.3)
τ d
dengan, FS =faktoraman =faktoraman τ f f=tahanangeseryangda =tahanang eseryangdapatdigerakan patdigerakanolehtanah, olehtanah,
τd=tegangangeserakiba =tegangangeserakibatgayaberattan tgayaberattanahyanglong ahyanglongsor. sor. Tah Tahanan geser tanah adalah kuat geser sebagai fungsi dari komponenkohesidangesekan,dinyatakandengan τ
= c '+ σ ' tan φ '
(4.4)
dimana: c’ =kohesi, =kohesi, φ ’ ’=sudutgesekinternal, =sudutgesekinternal, σ ’ ’=tegangannormal. =tegangannormal.
Deng Dengan an cara cara yang yang sama sama dapa dapat t ditu dituli lisk skan an pers persam amaa aaan an tega tegang ngan an gesersebagaiberikut: τd
= cd + σ d tan φ d
(4.5)
dimana c d d dan φ d dalah kohe kohesi si dan dan sud sudut ges gesek dal dalam yan yang d adal terjadi. Subs Substi titu tusi si Pers Persam amaa aan n (4.4 (4.4) ) dan dan (4.5 (4.5) ) ke dala dalam m Pers Persam amaa aan n (4.3): FS =
τ f τ d
(4.6)
Selanjutnya,faktoramanterhadapmasing-masingparameterkuat gese geser r dari dari Pers Persam amaa aan n (4.6 (4.6), ), fakt faktor or aman aman dapa dapat t dike dikelo lomp mpok okka kan n menjadi: FS c
=
FS φ =
c' cd
tan φ ' tan φ d
Tanah Longsor: Analisis - Prediksi - Mitigasi
(4.7)
(4.8)
55
Bab IV: Analisis Stabilitas Lereng - Tanah
dengan, FS c c adalah adalah faktoramanyangdisumba faktoramanyangdisumbangka ngkanolehkohesi, nolehkohesi, dan FS φ adalah ah fakt faktor or aman aman komp kompon onen en gese gesek. k. Umum Umumny nya a fakt faktor or φ adal aman aman terh terhad adap ap kuat kuat gese geser r tana tanah h diam diambi bil l lebi lebih h besa besar r atau atau sama sama dengan1,2.
Pad Pada keban banyaka akan kond kondiisi di lap lapanga ngan, lere leren ng sanga ngat panj anjang sekali. Sehingga dalam analisis stabilitas lereng dapat diide diideali alisas sasika ikan n sebag sebagai ai leren lereng g tak-hi tak-hingg ngga a ( infini infinite te slope slope ). ) . Dala Dalam m anal analis isis isny nya, a, gaya gaya-g -gay aya a yang yang beke bekerj rja a diti ditinj njau au dala dalam m satu satu satu satuan an panjang.
Dalamhaliniakanditentukanmasalahdaristabilitaslerengtak terb terbat atas as, , sepe sepert rti i ditu ditunj njuk ukka kan n pada pada (Gam (Gamba bar r 4.1) 4.1). . Gaya Gaya gese geser r yangterjadipadatanahd yangterjadipadatanahdapatdituliskan apatdituliskan: : τ f
= c '+ σ ' tan φ ' L d H
a
F
W
B
Na
F
Ta c Tr
b
Nr R
A
Gambar4.1Lerengtakterbatastanpaa Gambar4.1Lerengtakterbatastanpaaliranairrembesan. liranairrembesan.
Besarnyafaktoramandarilerengdengantinggibidanglongsor H padabidanglongsor padabidanglongsor (Gamba (Gambar r 4.1). 4.1). Pada Pada lereng lereng terseb tersebut ut diasum diasumsik sikan an tidak tidak terda terdapat pat aliran aliran air air tanah. tanah. Kerunt Keruntuha uhan n leren lereng g dapa dapat t terj terjad adi i kare karena na perg perger erak akan an tana tanah h di atas atas bida bidang ng dari dari kanankekiri.
• Beratelementanah 56
adalah: Tanah Longsor: Analisis - Prediksi - Mitigasi
A.S. Muntohar
W
= γ ⋅ L ⋅ H
(4.9)
• GayaberatW GayaberatW dapatdiuraikanmenjadi: 1.g 1.gay aya aya yang ngb bek eker erja jap pad ada abi bida dang ngv ver erti tika kal lAB AB N a
= W cos β = γ LH cos β
2.g 2.gay aya aya yang ngb bek eker erja jap pad ada abi bida dang ngy yan ang gse seja jaja jar rAB AB Ta
= W sin β = γ LH si n β
Jaditegangannormalefektifdangayageserpadadasarlereng dapatdinyatakansebgaiberikut: σ '=
τ
=
N a
luas bidang runtuh T a
luas bidang runtuh
=
=
γ ⋅ L ⋅ H cos β L cos β
γ ⋅ L ⋅ H sin β L cos β
= γ ⋅ L ⋅ H cos 2 β
(4.10)
= γ ⋅ L ⋅ H sin β cos β
(4.1 1)
Reaksiakibatgayaberat W adalahgaya R yangbesarnyasama yangbesarnyasama denganWdenganaerahberlawanan N r = R cos β Tr = R sin β
= W cos β
(4.12)
= W sin β
(4.13)
Dalamkondisiseimbang,gayageseryangbekerjapadabidang AB adalahdapatdituliskans adalahdapatdituliskansepertipersamaa epertipersamaan: n: T r
( L cos β ) (1)
= γ ⋅ H sin β cos β
(4.14)
Gayageseryangterjadiin Gayageseryangterjadiinidapatdituliskan idapatdituliskandalampersam dalampersamaan: aan: τd
= cd, + σ 'tan φ d
Nilaitegangannormaldapa Nilaitegangannormaldapatdiperolehda tdiperolehdariPersamaan(4.1 riPersamaan(4.10). 0). Substitusi Persamaan (4.10) ke dalam Persamaan (4.5), diperoleh: τd
= c 'd + ( γ ' H cos2 β ) tan φ 'd
(4.15)
Jadi,
Tanah Longsor: Analisis - Prediksi - Mitigasi
5
Bab IV: Analisis Stabilitas Lereng - Tanah
γ H sin β cos β c 'd
γ H
= c 'd + ( γ H cos2 β tan φ 'd )
= cos 2 β ( tan β − tan φ 'd )
(4.16) (4.17)
Faktoramandiberikanpadamasing-masingkomponengesekan dankohesi: tan φ 'd
=
tan φ ' FS
;dan c 'd
=
c' FS
Substitusidaripersamaan(4.15),di Substitusidaripersamaan(4.15),diperoleh: peroleh: FS =
c' 2
γ H cos β tan β
+
tan φ ' tan β
(4.18)
Dengandemikian,terdapa Dengandemikian,terdapatduakeada tduakeadaan: an:
• Untu Untuk k tana tanah h gran granul uler er (c’ = 0), mengi menginde ndenti ntifik fikas asika ikan n bahwa bahwa lere lereng ng tak tak terb terbat atas as adal adalah ah pasi pasir, r, pada pada komp kompon onen en nila nilai i FS tida tidak k berg bergan antu tung ng pada pada ting tinggi gi lere lereng ng H dan lereng selalu dalamkondisistabilbila β<φ’
• Untu Untuk k tana tanah h deng dengan an kohe kohesi si dan dan sudu sudut t gese gesek, k, ting tinggi gi lere lereng ng kritis(H kritis(H cr )terjadibilaFS =1,yaitu: =1,yaitu: cr )terjadibilaFS H cr =
c'
1 2
γ cos β (tan β
− tan φ ')
(4.19)
Suatu Suatu lereng lereng tak hingga hingga denga dengan n kemir kemirin ingan gan leren lereng g sebes sebesar ar β , , dimanamukaairrembesandianggapterdapatpadapermukaan, (Gam (Gamba bar r 4.2) 4.2). . Kuat Kuat gese geser r tana tanah h kare karena na adan adanya ya peng pengar aruh uh air air dapatdituliskansebagaiberikut: τ f
= c '+ σ ' tan φ '
(4.20)
Untu Untuk k men menentu ntukan kan fak faktor tor aman terh terha adap dap kem kemung ungkina kinan n longsorsepanjangbidang ,denganmempertimbangkanunsur padabidang .Berattanahpadaelemenlerengpadabidang :
58
Tanah Longsor: Analisis - Prediksi - Mitigasi
A.S. Muntohar
= γ sat ⋅ L ⋅ H
W
(4.21)
Gambar4.2Analisislerengtak-hinggaak Gambar4.2Analisislerengtak-hinggaakibatrembesansej ibatrembesansejajarkemiringanlereng. ajarkemiringanlereng.
GayaberatW GayaberatW dapatdiuraikanmenjadi:
= W cos β = γ sat ⋅ L ⋅ H cos β
N a
(4.22)
= W sin β = γ sat ⋅ L ⋅ H sin β
Ta
(4.23)
ReaksiakibatgayaberatW Reaksiakibatgayaberat W adalahpersamaanuntuk R ,yaitu: ,yaitu:
= R cos β = W cos β = γ sat ⋅ L ⋅ H cos β
N r
(4.24)
= R sin β = W si sin β = γ sat ⋅ L ⋅ H sin β
Tr
(4.25)
Tegangannormaltotalσ dangayageser dangayageser τ padabidang padabidang σ
=
τ
=
N r
( L cos β ) (1) T r
( L
cos β ) (1)
= γ sat H cos2 β = γ sat ⋅ H sin β cos β
yaitu; (4.26)
(4.27)
Gaya Gaya gese geser r yang yang dibu dibutu tuhk hkan an untu untuk k menc mencap apai ai kese keseim imba bang ngan an padabidang adalahsebagaiberikut: τd
= c 'd + σ ' tan φ 'd = c 'd + (σ − u ) tan φ 'd
(4.28)
dengan,u dengan, u =tekananairpori(lihatGambar4.2) =tekananairpori(lihatGambar4.2)
Tanah Longsor: Analisis - Prediksi - Mitigasi
59
Bab IV: Analisis Stabilitas Lereng - Tanah
Subs Substi titu tusi si pers persam amaa aan n 4.24 4.24 ke dala dalam m pers persam amaa aan n 4.26 4.26, , maka maka diperoleh: τd
= c 'd + ( γ sat H cos2 β − γ w H cos 2 β ) tan φ 'd = c 'd + γ ' H cos
2
(4.29)
β tan φ 'd
Substitusi Substitusi Persamaa Persamaan n (4.27) (4.27) ke dalam dalam Persamaan Persamaan (4.29), (4.29), akan diperoleh: γ sat H sin β cos β
cos 2 β tan φ 'd = c 'd + γ ' H co
⎛ γ ' = cos 2 β ⎜ tan β − γ sat H γ sat ⎝ c 'd
⎞
(4.31)
tan φ 'd ⎟
(4.30)
⎠
dengan, γ’=γsat–γw=beratvolumeefektiftanah. Faktor Faktor aman aman dapat dapat dicari dicari dengan dengan substi substitus tusi i tan φ ’ ’ d d = tan φ ’/FS dan ’/FS danc’ c’ d =c’/FS ,kedalamPersamaan(4.31). ,kedalamPersamaan(4.31). d=c’/FS FS =
c'
+
2
γ ' tan φ '
γ sat H cos β tan β γ sat tan β
(4.32)
Untuktanahgranulerdengan c =0,makabesarnyafaktoraman =0,makabesarnyafaktoraman menjadi: FS =
γ ' ta t an φ ' γ sat tan β
Duncan dkk. (1987) memberikan suatu grafik untuk menganal menganalisis isis stabilitas stabilitas lereng lereng tak hingga hingga (Gambar (Gambar 4.3). Bentuk Bentuk keru kerunt ntuh uhan an dias diasum umsi sika kan n sepe sepert rti i pada pada Gamb Gambar ar 4.4a 4.4a, , deng dengan an beratvolumetanahyangdigunakandalamanalisisadalahberat volume volume total total tanah tanah (γ ). ). Pengaruh Pengaruh rembesan rembesan dibedaka dibedakan n menjadi menjadi duaasumsi arah aliran aliranyai yaitu tusejaj sejajarkemiringa arkemiringan nleren lereng g(Gam (Gambar bar 4.4b)dankearahlerengdengansudut θ (Gambar4.4b).Untuk (Gambar4.4b).Untuk penghitunganstabilitas,tekan penghitunganstabilitas,tekananairporidiny anairporidinyatakandeng atakandenganrasio anrasio tekananairporiyaitu r u
=
u
γ H
.
Untuk rembesan sejajar dengan kemiringan lereng, rasio tekananairporidinyatakan:
60
Tanah Longsor: Analisis - Prediksi - Mitigasi
A.S. Muntohar
B
r e t e m a r a P
Gambar4.3Grafikstabilitaslerengtak-hingga (dimodifikasidariDuncandkk.,1987)
r u
=
X γ w T γ
cos2 β
(4.34)
Rasi Rasio o teka tekana nan n air air pori pori untu untuk k kond kondis isi i remb rembes esan an yang yang meng mengal alir ir membentuksudut θ adalah adalah r u
=
γ w
1
γ 1 + tan β tan θ
Tanah Longsor: Analisis - Prediksi - Mitigasi
(4.35) 61
Bab IV: Analisis Stabilitas Lereng - Tanah
a n r a i r l a n h a a s a A r b e e m r e
T
X
Gambar4.4Kondisilerengtakhinggau Gambar4.4Kondisilerengtakhinggauntukgrafikstabilit ntukgrafikstabilitas. as.
Sela Selanj njut utny nya, a, stab stabil ilit itas as lere lereng ng dapa dapat t dihi dihitu tung ng deng dengan an lang langka kahhlangkahsebagiberikut: 1. Hitung rasio tekanan air pori (Persamaan (4.34) atau Persamaan(4.35))sesuaid Persamaan(4.35))sesuaidenganarahrem enganarahrembesan, besan, 2. Tentukan nilai parameter ter A dan B dari grafik fik stab tabilitas tas (Gambar4.3), 3. Hitungfaktoraman: FS
=A
tan φ ' tan β
+B
c'
γ H
(4.36)
dengan, γ =beratvolumetotaltanah, =beratvolumetotaltanah, γ w =beratvolumewair, w=beratvolumewair,
c '=kohesiefektiftanah, '=kohesiefektiftanah, φ '=sudutgesekefketiftanah, '=sudutgesekefketiftanah,
H =kedalamanbidangrun =kedalamanbidangruntuhdaripermu tuhdaripermukaan(Gambar4 kaan(Gambar4.4a) .4a)
LerengtakterhinggadenganrembesansepertiGambar4.2, H =6m, =6m,
β=15o,c’=10kPa, φ’=20o, γ=16kN/m 3,dan γsat=17,8kN/m 3. 62
Tanah Longsor: Analisis - Prediksi - Mitigasi
A.S. Muntohar
Tentukanfaktorkeamananlereng:(1)bilatidakterjadirembesan,(2) denganrembesan!
Beratvolumetanahefektif,γ’=γsat-γw=17,8–9,81=7,99kN/m3 1.Kondisitanparembesan Faktorkeamanandihitungd Faktorkeamanandihitungdenganpers enganpersamaan4.16 amaan4.16: : c'
FS =
=
γ H cos 2 β tan β
+
tan φ ' tan β
10
(16 ) ( 6 ) cos 2 (15 ) tan (15 )
+
tan ( 20 ) tan (15 )
= 1, 78
NilaiFS>1,makalerengandala NilaiFS>1,makalerengandalamkondisistab mkondisistabil. il. 2.Kondisidenganrembesan Faktorkeamanandihitungd Faktorkeamanandihitungdenganpers enganpersamaan4.30 amaan4.30: : γ ' tan ϕ ' c' + FS = γ sat H cos 2 β tan β γ sat tan β
=
10 2
cos (15 ) (17,8 ) ( 6 ) co
tan (15 )
+
7,99tan (20 ) 17,8tan (15 )
= 0,985
KarenaFS<1,makalerengdala KarenaFS<1,makalerengdalamkeadaan mkeadaantidakstabil. tidakstabil.
LerengtakterhinggadenganrembesansepertiGambar4.2, H =6m, =6m, o
o
3
β = 1 5 , c’ = 10 kPa, φ ’ ’ = 2 0 , dan dan γ = 20 kN/m . Tentuk Tentukan an faktor faktor
keaman keamanan an untuk untuk koefisi koefisien en tekan tekanan an air pori pori r u = 0; 0,1; 0,1; 0,2; 0,2; 0,3; 0,3; 0,4; 0,4; 0,5;dan0,6!GunakangrafikDuncanpadaGambar4.3,berapakah tekananairporikritis(yaitupad tekananairporikritis(yaitupadasaatFS=1)? asaatFS=1)?
Nilai Nilai bandin banding g kemiri kemiringa ngan n lereng lereng, , b = cot β = cot 15o = 3,73 3,732. 2. Dari Dari kurvapadaGambar4.3bdiperolehparameter B =0,4.Dengancara =0,4.Dengancara yangsamaparameter A yangsamaparameter A(Gambar4.3a)untukmasing-masingnilai (Gambar4.3a)untukmasing-masingnilai r u u diberikansebagaiberikut:
Tanah Longsor: Analisis - Prediksi - Mitigasi
63
Bab IV: Analisis Stabilitas Lereng - Tanah
KoefisienTekanan AirPori,ru 0 0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6
Para Parame mete ter rA A
Fakt Faktor orA Ama man, n,F FS S
1 0,887 0,786 0,685 0,569 0,469 0,357
1,39 1,24 1,10 0,96 0,81 0,67 0,52
Denganmenggunakanparameter Adan Denganmenggunakanparameter A dan B tersebut,faktorkeamanan tersebut,faktorkeamanan dihitungmenggunakanpersamaan4.34yanghasilnyadisajikanpada kolompalingkanan.
Gambar4.5Hubunganantarafaktorke Gambar4.5Hubunganantarafaktorkeamanandankoefisi amanandankoefisientekananairporiuntu entekananairporiuntuk k ContohSoal4.2.
Untuk menentukan tekanan air pori kritis dibuatkan suatu hubu hubung ngan an anta antara ra fakt faktor or keam keaman anan an dan dan koef koefis isie ien n teka tekana nan n air air pori pori sepert seperti i ditunj ditunjukk ukkan an pada pada Gambar Gambar 4.5. 4.5. Dari Dari hubung hubungan an ini dipero diperoleh leh, , nilai koefis fisien tekanan air pori untuk FS = 1 adalah r u u = 0,345. Selanjutnyatekananairpori Selanjutnyatekananairporidihitungdari: dihitungdari: ,345 × 20 × 6 = 41, 44 kN/m 2 u = ru ⋅ γ ⋅ H = 0,345
Cara Cara lain lain untu ntuk meng mengh hitun tung teka tekan nan air pori pori mengg ngguna unakan kan persamaan 4.34 dan kurva Gambar 4.3a dengan menentukan parameterAterlebihdahulu.
64
Tanah Longsor: Analisis - Prediksi - Mitigasi
A.S. Muntohar
FS
=A
tan φ ' tan β
+B
c'
γ H
( ) 10 1 = A + 0, 4 → A = 0, 712 20 6 × tan (15 ) tan tan 20o o
Dari Dari kurva kurva pada pada Gambar Gambar 4.3a, 4.3a, dengan dengan nilai nilai A A=0,712dan =0,712dan B = 3,732diperolehnilair 3,732diperolehnilair u darihasilinterpolasisebesar0,345.Maka: r0,345.Maka: udarihasilinterpolasisebesa ,345 × 20 × 6 = 41, 44 kN/m u = ru ⋅ γ ⋅ H = 0,345
2
Analisa stabilitas lereng dengan tinggi terbatas ( finite finite slope slope ) ) oleh oleh Culm Culman ann n (187 (1875) 5) meng menggu guna naka kan n pend pendek ekat atan an bahw bahwa a perm permuk ukaa aan n pote potens nsia ial l lon longsor sor seb sebagai agai bidan idang g data atar. Fakt Faktor or aman man dihi ihitung tung deng dengan an pend pendek ekat atan an Culm Culman ann n meng mengha hasi silk lkan an hasi hasil l yang yang kura kurang ng bag bagus, us, untu untuk k mencar ncari i lere leren ng verti rtikal kal saja aja. Sesu Sesuda dah h dila dilak kukan ukan penelitian penelitian secara secara intensif intensif tentang tentang kelongsor kelongsoran an lereng lereng pada tahun 1920, komisi geoteknik Swedia merekomendasikan bahwa permukaan longsor sebenarnya dapat dihitung dengan menggunakanpendekatanlingkaran.Sejaksaatitubanyakanalisis stabilitaskonvensionalleren stabilitaskonvensionallerengdibuatdenga gdibuatdenganmengguna nmenggunakanasumsi kanasumsi kurv kurva a pote potens nsia ial l long longso sor r yait yaitu u sebu sebuah ah busu busur r ling lingka kara ran. n. Anal Analis isa a stabilita stabilitas s menggun menggunakan akan kelongsor kelongsoran anbida bidang ngdata datar r lebih lebih mendekat mendekati i danlebihbaikhasilnya.
Analisis didasarkan didasarkan pada anggapan bahwa kelongsoran kelongsoran suatu lereng lerengterja terjadisepanja disepanjangbidangdatar,bilategangan ngbidangdatar,bilategangan geser geserrataratarata rata yang yang dapa dapat t meny menyeb ebab abka kan n kelo kelong ngso sora ran n lebi lebih h besa besar r dari dari kekuatan kekuatan geser geser tanah. tanah. Disamping Disamping itu didang didang yang paling paling keritis keritis adal adalah ah bida bidang ng di mana mana rasi rasio o anta antara ra tega tegang ngan an gese geser r rata rata-r -rat ata a yang menyebab menyebabkan kan kelongso kelongsoran ran dengan dengan kekuatan kekuatan geser geser tanah tanah adal adalah ah mini minimu mum m (Das (Das,1 ,198 985) 5). . Pada Pada Gamb Gambar ar 4.6 4.6 suat suatu u lere lereng ng dengan dengan tinggi tinggi H . . Berd Berdas asar arka kan n teor teori i Culmann nila nilai i kemi kemiri ring ngan an talu talud d terh terhad adap ap bida bidang ng hori horizo zont ntal al adal adalah ah β. Sedangkan AC adalahsuatubidanglong adalahsuatubidanglongsoryangdiu soryangdiuji. ji. Gamb Gambar ar 4.6 4.6 menu menunj njuk ukan an suat suatu u lere lereng ng deng dengan an ting tinggi gi H. kemi kemiri ring ngan an lere lereng ng terh terhad adap ap bida bidang ng hori horizo zont ntal al adal adalah ah β. AC Tanah Longsor: Analisis - Prediksi - Mitigasi
65
Bab IV: Analisis Stabilitas Lereng - Tanah
adalah suatu bidang longsor yang dicoba. Dengan memp memper erli liha hatk tkan an satu satu kesa kesatu tuan an teba tebal l dari dari lere lereng ng, , bera berat t bagi bagian an ABC = W , (Das (Das,1 ,198 985) 5). . Dapa Dapat t diny dinyat atak akan an dala dalam m Pers Persam amaa aaan an (4.37)sebagaiberikut:
Gambar4.6AnalisislerengdenganmetodeCulmann(Das,1985). Culmann(Das,1985).
W
=
1 2
( H )( BC )(1)(γ ) =
1 2
H ( H cot θ
− H co t β )γ
(4.37)
⎡ sin( β − θ ) ⎤ = γ × H 2 ⎢ ⎥ 2 ⎣ sin β . sin θ ⎦ 1
Komponen-komponen W yan W yang g tegak tegak lurus lurus dan sejaja sejajar rter terhad hadap ap bidang AC da dapat pat dinya nyatak takan dalam lam Pers Persa amaa maan (4.3 (4.38 8) dan (4.39)berikutini: N a
= W cos θ =
1 2
⎡ sin ( β − θ ) ⎤ cos θ ⎥ ⎣ sin β × sin θ ⎦
γ × H 2 ⎢
(4.38)
dan Ta
= W sin θ =
1 2
⎡ sin ( β − θ ) ⎤ sin θ ⎥ ⎣ sin β × sin θ ⎦
γ × H 2 ⎢
(4.39)
Tega Tegang ngan an norm normal al (σ ) ) adal adalah ah tega tegang ngan an yang yang tega tegak k luru lurus s padabidang, rata-ratabidangbidang AC jugadapatdinyatakan dalamPersamaaan(4.40)d dalamPersamaaan(4.40)dan(4.41)seb an(4.41)sebagaiberikut: agaiberikut:
66
Tanah Longsor: Analisis - Prediksi - Mitigasi
A.S. Muntohar
σ =
N a
( AC ) × (1) 1
= × γ × H
σ
2
2
=
N a
⎛ H ⎞ ⎜ sin θ ⎟ ⎝ ⎠
⎡ sin ( β − θ ) ⎤ ⎢ sin β (sin θ ) ⎥ cos θ × sin θ × ⎣ ⎦
(4.40)
dan τ =
Ta
( AC ) × (1)
=
T a
⎛ H ⎞ ⎜ sin θ ⎟ ⎝ ⎠
⎡ sin ( β − θ ) ⎤ 2 1 = × γ × H 2 ⎢ ⎥ sin θ 2 s i n β ( s i n θ ) × ⎣ ⎦
τ
(4.41)
Tegangan geser ( τ) adal adalah ah perl perlaw awan anan an rata rata-r -rat ata a yang yang terb terben entu tuk k sepa sepanj njan ang g bida bidang ng AC , dapat dinya inyata tak kan dalam Persamaaan(4.42)berikutini: τ
= cd + σ tan ϕ d ⎡ sin ( β − θ ) ⎤ 1 = cd + γ × H ⎢ × cos θ si sin θ × tan φd ⎥ 2 sin θ ⎦ ⎣ sin β × si
(4.42)
dariPersamaan(4.41)dan(4.42)makadidapatPersamaan4.41 atau4.42berikutini:
⎡ sin ( β − θ ) ⎤ γ × H ⎢ × sin 2 β = ⎥ 2 sin θ ⎦ ⎣ sin β × si ⎡ sin ( β − θ ) ⎤ 1 sin θ × tan φd = cd + γ × H ⎢ × cos θ si ⎥ 2 sin θ ⎦ ⎣ sin β × si 1
(4.43)
atau cd
=
1 2
⎡ sin ( β − θ ) × ( sin θ − cos θ ) × tan θ d ⎤ ⎥ s i n β ⎣ ⎦
γ × H ⎢
(4.44)
Pers Persam amaa aan n 4.42 4.42 ini ini ditu dituru runk nkan an dari dari bida bidang ng long longso sor r AC . Selanjutnya,agardapatmenentuka Selanjutnya,agardapatmenentukanbidanglongso nbidanglongsoryangkeritis, ryangkeritis, kitamenerapkanprinsipmaksimaldanminimal(untukharga φ d Tanah Longsor: Analisis - Prediksi - Mitigasi
6
Bab IV: Analisis Stabilitas Lereng - Tanah
tertentu) tertentu) untuk untuk mendapat mendapatkan kan sudut sudut θ dimanakohesi(c d) akan akan maksim maksimum. um. Jadi Jadi penuru penuruna nan n pertam pertama a dari dari c d terhad terhadap ap θ dibua dibuat t sama sama deng dengan an 0. Dapa Dapat t diny dinyat atak akan an dala dalam m Pers Persam amaa aaan an (4.4 (4.45) 5) sebagaiberikut:
∂cd =0 ∂θ
(4.45)
Mengingat γ, H, dan β dala dalam m Pers Persam amaa aan n (4.4 (4.45) 5) adal adalah ah teta tetap, p, makadapatdinyatakandalamPersamaan(4.46)sebagaiberikut :
∂ × ⎡⎣sin ( β − θ ) × ( sin θ − cos θ ) × φ d ⎤⎦ = 0 ∂θ
(4.46)
PenyelesaianPersamaan(4.4 PenyelesaianPersamaan(4.46)memberika 6)memberikanhargakeritisda nhargakeritisdari ri θ, dapatdinyatakandalamPe dapatdinyatakandalamPersamaan(4.47 rsamaan(4.47)berikutini: )berikutini: θ cr =
β
+ φ d 2
(4.47)
dengan dengan memasuka memasukan n harga harga θ = θ cr ke dalam dalam Persam Persamaan aan (4.44) (4.44) makadidapatPersamaan(4 makadidapatPersamaan(4.48)4.46berik .48)4.46berikutini: utini: cd
=
γ H ⎡1 − cos( β 4
− φ d ) ⎤ ⎢ sin β × cos φ ⎥ d ⎦ ⎣
(4.48)
ting tinggi gi maks maksim imum um dari dari lere lereng ng pada pada kese keseim imba bang ngan an krit kritis is dapa dapat t ditentuk ditentukan an dengan dengan memasukk memasukkan an c d dalam d = c dan φ d = φ ke dal Persamaan(4.49)sebagaiberikut: H cr =
4c γ
⎡ sin β × cos φ ⎤ ⎢ ⎥ ⎣1 − cos( β − φ ) ⎦
(4.49)
Suat Suatu u lere lereng ng yang yang akan akan dibe dibent ntuk uk dari dari suat suatu u tana tanah h deng dengan an, , c’ = 28 kPa, φ’=20o, γ=16kN/m3. Kemiri Kemiring ngan an lereng lereng akan akan dibua dibuat t denga dengan n sudut β = 45o terh terhad adap ap bida bidang ng hori horiso sont ntal al. . Tent Tentuk ukan an ting tinggi gi bagi bagian an tanahyangdipotong(cuttingslope tanahyangdipotong( cuttingslope )untukmembentuklerengdengan )untukmembentuklerengdengan faktorkeamananFS=3,5! 68
Tanah Longsor: Analisis - Prediksi - Mitigasi
A.S. Muntohar
UntuknilaiFS=3,5=Fc=Fφ,maka: 28 c' c 'd = = = 8 kPa F c 3, 5 tan φ 'd
=
tan φ ' F φ
=
tan ( 20) 3, 5
⎡ ( 20 ) ⎤ φ 'd = arctan ⎢ = 5, 9o ⎥ ⎣ 3,5 ⎦ Tinggibagiantanahyang Tinggibagiantanahyangdibentukuntukle dibentukuntuklereng, reng,
⎡ sin β cos φ 'd ⎤ H = ⎢ ⎥ γ ⎣⎢1 − cos ( β − φ 'd ) ⎦⎥ 4 ( 8 ) ⎡ sin ( 45) cos ( 5,9 5,9 ) ⎤ = ⎢ ⎥ = 6,28 m (16 ) ⎣⎢ 1 − cos ( 45 − 5, 9) ⎦⎥ 4c 'd
Lereng Lereng dengan dengan bidang bidang longsor longsor berbentu berbentuk k lingkara lingkaran n ini memiliki memiliki beberapa pola keruntuhan. Keruntuhan dapat ter terjadi pada bagianlereng(Gambar4.7adan4.7b),dibagianpuncaklereng atau dikenal dikenal sebagai sebagai shallow shallow slope slope (Gam (Gamba bar r 4.7c 4.7c), ), atau atau dapa dapat t terjadihinggabagianba terjadihinggabagianbawahlereng(Gam wahlereng(Gambar4.7d). bar4.7d). Carauntukmelakukanan Carauntukmelakukananalisisstabilitaslere alisisstabilitaslerengdapatber ngdapatberupa: upa: (1) Meto Metode de pros prosed edur ur mass massa a yait yaitu u mass massa a (ber (berat at) ) tana tanah h di atas atas permukaanlongsordianggapsebagaisatuunit.Prosedurini digunaka digunakanpadatanahhomog npadatanahhomogen,meski en,meskipunkasus punkasus inidialam tidakbanyak. (2) Metod Metode e irisan irisan yaitu yaitu tanah tanah di atas atas permuk permukaan aan longso longsor r dibagi dibagi ke dalam dalam beberap beberapa a irisan irisan vertikal vertikal paralel. paralel. Stabilitas Stabilitas masingmasingmasin asing g iris risan dih dihitun tung secara cara terp terpiisah sah. Metod tode ini ini dap dapat memp emperh erhitung tungk kan teka tekana nan n air pori ori dan dapa apat dite ditera rap pkan kan untuktanahtidakhomogen.Selai untuktanahtidakhomogen.Selainitu,metodeirisan nitu,metodeirisaninidapat inidapat menghitu menghitung ng variasi variasi tegangan tegangan normal normal sepanjan sepanjang g permukaan permukaan yangberpotensilongsor.
Tanah Longsor: Analisis - Prediksi - Mitigasi
69
Bab IV: Analisis Stabilitas Lereng - Tanah
Analisis stabilitas lereng dapat dihitung berdasarkan pendekatan tega tegang ngan an tota total l dan dan tega tegang ngan an efek efekti tif. f. Pend Pendek ekat atan an tega tegang ngan an total total digu diguna naka kan n pada pada lere lereng ng dari dari tana tanah h lemp lempun ung g atau atau pasi pasir r jenu jenuh h air air (dalamkondisibebansementara( short-term )sehinggatekananair )sehinggatekananair poritidakkeluar.Pendekatanyangkeduadigunakanuntukanalisis stabilitasjangkawaktuyang stabilitasjangkawaktuyangpanjang( panjang(long-term long-term ) ) O
O
Tanah keras Tanah keras
(a) Pola keruntuhan kaki (toe ( toe circle) circle)
(b) Pola keruntuhan lereng ( slope circle) circle)
L
L
O
Tanah keras
(c) Pola keruntuhan dangkal ( shallow failure) failure)
Tanah keras
(d) Pola keruntuhan tanah dasar ( base circle) circle)
Gambar4.7Polakeruntuhanberbentu Gambar4.7Polakeruntuhanberbentuklingkaranpadalerengd klingkaranpadalerengdengantinggi engantinggi terbatas.
Lereng tanah lempung homogen (yaitu φ = 0), seperti digambarkanpadaGambar4.8,makakuatgesertak-terdrainase diasumsikansamadengankohesitanahkondisitakterdrainase (τ f f = c u Untuk k mel melakuka ukan pen penghitu hitun ngan gan stab tabili ilitas tas, dicoba coba u) . Untu 70
Tanah Longsor: Analisis - Prediksi - Mitigasi
A.S. Muntohar
dengan membuat suatu lintasan bidang longsor berbentuk ling lingka kara ran. n. Busu Busur r ling lingka kara ran n AED memil memiliki iki jarak jarak r dari pusat lingkarandititik .
Gambar4.8Analisisstabilitaslerengt Gambar4.8Analisisstabilitaslerengtanahlempunghom anahlempunghomogenbidangkeruntu ogenbidangkeruntuhan han lingkaran.
Bera Berat t tana tanah h di atas atas busu busurr AED dihit dihitung ung dalam dalam 1 satua satuan n lebar lebar tegaklurusbidanggambaryaitu:
W
= W1 + W 2
(4.50)
dengan, W 1 =(luas =(luas
)xγ
W 2 =(luas =(luas )xγ Longsorlerengakanterjadikarenagayadorongdariberat tanah.Momenkarenagayadorongterhadap membuatlereng tidakstabildapatdinyatakans tidakstabildapatdinyatakansebagaiberik ebagaiberikut: ut: M d
= W1l1 − W 2l 2
(4.51)
dengan l 1danl 2adalahpanjanglenganmomen. Untu Untuk k kasu kasus s ini, ini, perl perlaw awan anan an terh terhad adap ap long longso sora ran n bera berasa sal l darikohesi(c darikohesi(c d ) yangbekerjadisepanjangbidanglongsorseperti d)yangbekerjadisepanjangbidanglongsorseperti dijela dijelaska skan n pada pada Gamba Gambar r 4.8. 4.8. Maka, Maka, momen momen tahan tahanan an terha terhadap dap titikOdituliskan: M R
= cd ( AED ) (1) r = cd r 2θ
Tanah Longsor: Analisis - Prediksi - Mitigasi
(4.52) 71
Bab IV: Analisis Stabilitas Lereng - Tanah
Digunakankeseimbanganmomen, M R =M d , dandihasilkan: R=M d,dandihasilkan: cd r 2θ = W1l1 − W2l 2 cd
=
W1l1 − W 2 l 2 2
r θ
(4.53)
Teorikeseimbanganbatasmemberikanpersamaanfaktoraman terhadaolongsoran: FS =
τ f cd
=
cu cd
(4.54)
Nilai FSyang FS yang palingminimum palingminimum dihasilka dihasilkan ndeng dengancaramembua ancaramembuat t busur bidang longsor ( AED ) secara coba-co -coba. Dengan demikian,carainimemerlukanwa demikian,carainimemerlukanwaktuyangcuku ktuyangcukuplama.Felleniu plama.Fellenius s (1927 (1927) ) dan Taylo Taylor r (1937 (1937) ) menyel menyelesa esaika ikan n secara secara anali analitis tis untuk untuk memperoleh bidang runtuh krtisis seperti dituliskan pada Persamaan(4.55). m=
cd
γ H
(4.55)
dengan m = angka stabilitas yang tidak memiliki satuan. Hubunga Hubungan n antara antara angka angka stabilitas stabilitas dan sudut sudut kemiring kemiringan an lereng lereng untuktanahlempung(φ =0)diberikanpadaGambar4.10.Tinggi =0)diberikanpadaGambar4.10.Tinggi lerengkritisdapatdiperoleh lerengkritisdapatdiperolehbilaFS=1,sehing bilaFS=1,sehingga, ga,c c d =c u , maka: d=c u,maka: H cr =
cu
γ m
(4.56)
Penyelesaian secara grafik fik pada Gambar 4.10 hanya sesu sesuai ai untu untuk k kond kondis isi i tana tanah h lemp lempun ung g jenu jenuh h air. air. Peng Penggu guna naan an grafiktersebutdapatdiuraik grafiktersebutdapatdiuraikansebagaib ansebagaiberikut: erikut: (1) Untu Untuk k lere lereng ng deng dengan an sudu sudut t kemi kemiri ring ngan an β > 53o, lingka lingkaran ran bidanglongsorkritisselaluberupakeruntuhandikakilereng. Letak tak pusat sat ling lingka kara ran n dap dapat dite diten ntuk tukan den dengan bant bantu uan grafikpadaGambar4.10. β <53 (2) Untuk β <53o,bidanglongsorkritisterjadimelaluikakiataudi teng tenga ah-te h-ten ngah leren reng yan yang terg tergan antu tun ng pada ada keda edalama aman lapisantanahkeras(D lapisantanahkeras(D ). 72
Tanah Longsor: Analisis - Prediksi - Mitigasi
A.S. Muntohar
D =
Kedalaman lapisan tanah keras dari puncak lereng Tinggi lereng
(4.57)
(3) Bilalingkarankritismenyinggunglapisantanahkeras,maka letaknyadiketahuidenganbantuangrafikpadaGambar4.11. Nilaiangkastabilitasmaksi Nilaiangkastabilitasmaksimumadalah0,1 mumadalah0,181 81
m
, s a t i l i b a t S a k g n A
Gambar4.9Grafikangkastabilita Gambar4.9Grafikangkastabilitaslerenglempunghom slerenglempunghomogen(Dimodifik ogen(Dimodifikasidari asidari TerzaghidanPeck,1967).
Suatu lereng (cut slope ) dari tanah lempung memiliki sudut kemiringan β = 60o. Tana Tanah h dala dalam m kond kondis isi i jenu jenuh h air, air, bera berat t volu volume me tanah γ =16kN/m =16kN/m3,kuatgesertakterdrainase ,kuatgesertakterdrainasec c u =25kN/m2,φ =0. u=25kN/m Tentukanlah: a. Tinggi lereng yang dibuat (dianggap bidang keruntuhan berbentu berbentuk k lingkara lingkaran) n) ! Apakah Apakah tipe keruntuha keruntuhannya nnya (longsor (longsor di kaki,tengah,ataubadanlereng)? b. Tentukanjarakperpotong Tentukanjarakperpotonganlingkarande anlingkarandenganlereng nganlereng? ? c. Berapakahtinggilerengbila BerapakahtinggilerengbilafaktoramanFS= faktoramanFS=2? 2? Tanah Longsor: Analisis - Prediksi - Mitigasi
73
Bab IV: Analisis Stabilitas Lereng - Tanah
o
Gambar4.10Letakpusatlingkaranunt Gambar4.10Letakpusatlingkaranuntuklerengdengan uklerengdengan (a) (a) β>53 , o
(b)β<53 (DimodifikasidariTerzaghi&Peck,1967)
a.Menentukantinggilereng. Sudut Sudut kemiri kemiring ngan an lereng lereng β = 60o > 53o, maka maka tipe tipe keru kerunt ntuh uhan anny nya a adalah melalui kaki lereng. Digunakan grafik Gambar 4.9 dan
74
Tanah Longsor: Analisis - Prediksi - Mitigasi
A.S. Muntohar
Persamaan(4.56),untuk β =60 =60odiperolehangkastabilitas m =0,19, =0,19, maka:
Gambar4.11KondisilerenguntukCon Gambar4.11KondisilerenguntukContohSoal4.4. tohSoal4.4.
H cr =
cu
γ m
=
25 16 × 0,19 ,19
= 8, 224 ≅ 8, 2 m
Tinggilerengyangharusdibuat,H Tinggilerengyangharusdibuat, H =8,2m. =8,2m. b.Jarakperpotonganbidangkeruntuhandenganpuncaklereng Dipe Diperh rhat atik ikan an Gamb Gambar ar 4.11 4.11, , ling lingka kara ran n krit kritis is berp berpot oton onga gan n di titik titik Maka: BC
.
= EF = AF − AE = H ( cot α − cot β )
Besarnya α ditentuk tukan dengan grafik pada Gambar 4.10a, dan diperoleh α =35 =35o.Sehingga,
(
35o BC = 8, 2 cot 35
− cot 60 6 0o ) = 6, 97 978 ≅ 7 m
c.TinggilerenguntukFS =2 c.TinggilerenguntukFS =2 DigunakanPersamaan(4.54),d DigunakanPersamaan(4.54),diperoleh: iperoleh: c 25 cd = u = = 12,5 kN m 2 FS 2 Tanah Longsor: Analisis - Prediksi - Mitigasi
75
Bab IV: Analisis Stabilitas Lereng - Tanah
Kemudiandigunakankemb KemudiandigunakankembaliPersamaan aliPersamaan(4.56): (4.56): H =
cd
γ m
=
12,5 16 × 0,19 ,19
= 4,11 ,112 ≅ 4, 0 m
Lerengdaritanahlempun Lerengdaritanahlempung gmemi memilikisudutkemiri likisudutkemiringan ngan β =30 =30o.Tinggi lereng lereng adalah adalah 6 m, dan lapisa lapisan n batua batuan n berad berada a 9 m dari dari permu permukaa kaan n tana tanah. h. Tana Tanah h bera berada da dala dalam m kond kondis isi i tak tak terd terdra rain inas ase e dan dan γ sat sat = 17 kN/m3.Tentukanlah: a.kohesitanahlempungta a.kohesitanahlempungtakterdrainase kterdrainase( (c c u ) . u). b.tipekeruntuhanlereng, c.jaraktitikperpotonganantara c.jaraktitikperpotonganantarabusurlingkara busurlingkarandikakileren ndikakilereng. g.
a.Kohesitanahlempung,digunakangrafikangkastabilitas(Gambar 4.9),dalamhalini: D =
DH H
9
= = 1, 5 6
β =30 danuntuk β =30o,diperolehm ,diperolehm =0,16. =0,16.
Dari, H cr =
cu
γ m
, untu untuk k γ = γsat = 17 kN/m3, H cr cr = H = 6 m, akan
diperoleh: cu
,16 × 6 = 16,32 kN/m2 = 17 × 0,16
b. Tipe keruntuhan lereng sesuai dengan Gambar 4.9 adalah keruntuhanmelaluidasarl keruntuhanmelaluidasarlereng(Gambar4 ereng(Gambar4.7d). .7d). c.Jarakperpotongan c.Jarakperpotongan busur busurlingk lingkaran aran dikakilereng,digunakan dikakilereng,digunakan grafik grafik padaGambar4.10b,untuk D =1,5diperolehn =1,5diperoleh n =0,5;makajarakdari =0,5;makajarakdari kakilereng x = nH cr = 0, 5 × 6 = 3, 0 m
Lerengyangtersusundaritanahhomogendanmemilikinilai c' > 0dan φ ' '>0,makakuatgesertana >0,makaku atgesertanahdinyatakanse hdinyatakansebagaiberiku bagaiberikut: t:
76
Tanah Longsor: Analisis - Prediksi - Mitigasi
A.S. Muntohar
τ f
= c '+ σ ' tan φ '
Letakbidangkeruntuhanberbentuklingkaransepertiditunjukkan pada pada Gamb Gambar ar 4.12 4.12. . Pusa Pusat t ling lingka kara ran n bera berada da di titi titik k . Bida Bidang ng dibua keruntuhan AC dibuat t coba-c coba-coba oba hingg hingga a mengh menghasi asilka lkan n kondi kondisi si kritis.
a
Gambar4.12Analisisstabilitaslerengt Gambar4.12Analisisstabilitaslerengtanahhomogend anahhomogendengan enganφ '>0. '>0.
Ditinjaubagianblokbaji ,gayaberattanahuntuksatu satuanlebartegaklurusbid satuanlebartegaklurusbidanggambar, anggambar, W =(luas
)xγ
Resul Resultan tan gaya gaya karena karena kohesi kohesi tanah tanah ( C d ) di sepan sepanjan jang g AC (lihat d) Gambar4.12b)dituliskansebagai Cd
= cd , × AC
(4.58)
Gaya C d bekerj rja a seja sejaja jar r deng dengan an busu busur r AC pada pada jarak jarak a dari d beke pusatlingkaranO,dimana
Cd
× a = cd , × AC × r
Tanah Longsor: Analisis - Prediksi - Mitigasi
7
Bab IV: Analisis Stabilitas Lereng - Tanah
( )
cd A C r AC ,
a
=
C d
Dalam
=
AC
(4.59)
× r
keseimbangan
gaya,
dan
dianggap
gesekan
diberikanolehsudutgesekinternaltanah(φ ' ' ),maka φ ' 'd = φ ' 'dan FS φ Sehing ngga ga arah arah gaya gaya F mem F memben bentuk tuk sudut sudut φ ' ter ' terhad hadap ap φ = 1. Sehi bidangnormal bidang normal AC yangmerupakantangendarilingkaranyang
berpusatdititik denganjari-jari r sin φ ’ ’.Lingkaraninidisebut . Lingkaraninidisebut ling lingka kara ran n gese gesek k ( fricti friction on circl circle e ). ) . Deng Dengan an demi demiki kian an arah arah gaya gaya-gaya W , C d dapat dike iketah tahui sep seperti erti Gam Gambar bar 4.12 .12c. d dan F dap Besa Besarn rnya ya gaya gaya kohe kohesi si C d dapat t dipe dipero role leh h dari dari poly polygo gon n gaya gaya d dapa ters terseb ebut ut gaya gaya ters terseb ebut ut, , dan dan kohe kohesi si yang yang beke bekerj rja a pada pada bida bidang ng runtuhdihitungdengan: ,
cd
=
C d
(4.60)
AC
Penentuanlingkaranbidangruntuhdilakukandengancaracobacob coba hing hingg ga mengha ghasil silkan kan c' d yang maksimum. Dengan demikian,nilaic' demikian,nilaic' d maksimumyangbekerjapadalingkarankritis maksimumyangbekerjapadalingkarankritis berdasarkankeseimbanganbatas,dimana FS c c’ ’ =FS = FS φ = FS s s=1, =1, φ’ =FS danH=H danH=H cr ,c’ d =c’ ,dapatdinyatakansebagai ,dapatdinyatakansebagai cr ,c’ d=c’ c ' = γ H cr ⎡⎣ f (α , β , φ ', θ ) ⎤⎦
(4.61)
ataudituliskanmenjadi c'
γ H cr
= f (α , β , φ ',θ ) = m
(4.62)
denganm dengan m =angkastabilitasyangdapatdiperolehhubungannya =angkastabilitasyangdapatdiperolehhubungannya β dan dengan β danφ ' 'darigrafikangkastabilitaspad darigrafikang kastabilitaspadaGambar4.1 aGambar4.13. 3. Michalowski(2002)membuatgrafikyangtidakmemerlukan prosescoba-cobauntukmenentukankondisikritislereng.Grafik tersebutdirumuskansebagaiberikut: N * =
78
cd
γ H tan φd
=
cu FS
γ H ( tan φ ' FS )
=
cu
γ H tan φ '
(4.63)
Tanah Longsor: Analisis - Prediksi - Mitigasi
A.S. Muntohar
Grafikstabilitasyangdibuatdari N* tidakdapatdigunakanuntuk tidakdapatdigunakanuntuk lereng lereng yang memiliki memiliki φ ' = ' = 0, karen karena a Persam Persamaan aan (4.63) (4.63) menjad menjadi i tidakdapatdiselesaikan(singularity tidakdapatdiselesaikan( singularity ).Kelebihandaripersamaan ).Kelebihandaripersamaan terse tersebut but bahwa bahwa param paramete eter r N* tida tidak k terg tergan antu tung ng deng dengan an fakt faktor or aman(FS aman( FS ). ).
Gambar4.13Grafikangkastabilitasuntukφ'>0 (dimodifikasidariTerzaghidanPeck,1967).
Pengaruhairporiterhadapstabilitaslerengdiperhitungkan sebagaikoefisientekananairpori( r u ) sepertiyangdidefinisikan u)sepertiyangdidefinisikan olehBishopdanMorgen olehBishopdanMorgenstern(1960)se stern(1960)sebagai bagai r u
=
u
γ h
(4.64)
dengan u = teka tekana nan n air air pori pori, , γ = bera berat t volu volume me tana tanah, h, dan dan h = kedala kedalaman man titik titik pada pada bidan bidang g kerun keruntuh tuhan an di bawah bawah permu permukaa kaan n lereng.
Tanah Longsor: Analisis - Prediksi - Mitigasi
79
Bab IV: Analisis Stabilitas Lereng - Tanah
Suatu jalan dibangun dengan cara memoton tong lereng β = 45o. o Karakteris Karakteristik tik tanah tanah pada lereng lereng φ ' '=20 , c' =24kN/m2, dan dan γ =19 =19 kN/m3.Tentukanlah: a.tinggikritislereng(H a.tinggikritislereng( H cr ). cr ). b.faktoramanbilatinggileren b.faktoramanbilatinggilerengdibuat10m. gdibuat10m.
o o
o o
o o
o o
o o
o
Gambar4.14Grafikstabilitasunt Gambar4.14Grafikstabilitasuntuklerenghomogen uklerenghomogen (DimodifikasidariMichalowski,2002)
a.Tinggikritislerengdihitungd a.TinggikritislerengdihitungdenganPersa enganPersamaan(4.56). maan(4.56). Dari Dari graf grafik ik stab stabil ilit itas as pada pada Gamb Gambar ar 4.13 4.13, , untu untuk k β = 45o, φ ' ' = 20o diperolehm diperoleh m =0,06.Maka: =0,06.Maka: H cr =
80
24 19 × 0,06
= 21, 06 ≅ 21 m
Tanah Longsor: Analisis - Prediksi - Mitigasi
A.S. Muntohar
b.FaktorAmanuntukH =10m. b.FaktorAmanuntukH =10m. Graf Grafik ik stab stabil ilit itas as pada pada Gamb Gambar ar 4.13 4.13 and and Pers Persam amaa aan n (4.5 (4.56) 6), , kohe kohesi si yangbekerjapadabida yangbekerjapadabidangkeruntuha ngkeruntuhan, n,c c d adalah: dadalah: m=
cd
γ H
→ cd = 0, 06 ×19 ×10 = 11, 4 kN/m2
Gambar4.13berlakuuntukFS Gambar4.13berlakuuntuk FS c c’ ’ =FS = FS φ ,dengandianggapbahwa φ d d = φ’ ,dengandianggapbahwa φ ' '(fullfriction ( fullfriction ),dimana: ),dimana: FS φ =
tan φ ' tan φ d
=
tan 20 2 0o tan tan 20o
=1,
dan,
FS c
=
c' cd
=
24 11,4
= 2,11
Karena FS c c’ ’ ≠ FS φ , dengan dengan demikian demikian anggapan anggapan φ d 'tidakbenar. φ’ , d = φ ' Sehingga Sehingga perlu dilakuka dilakukan n coba-cob coba-coba a terhadap terhadap paramete parameter r φ d . hingga hingga d. diperolehFS diperoleh FS c c’ ’ =FS =FS φ ’ sebagaiberikut: sebagaiberikut: φ’ φ d d( )
tan φ d d
FS φ φ
m
2 c d ) d(kN/m
FS c c
20 15 10 5
0,364 0,268 0,176 0,0875
1 1,36 2,07 4,16
0,06 0,085 0,11 0,136
11,4 16,2 20,9 25,84
2,11 1,48 1,15 0,93
o
Hubunganantara FS φ FS c cdibuatmenjadisuatugrafikhubungan dibuatmenjadisuatugrafikhubungan φdan sepe sepert rti i Gamb Gambar ar 4.15 4.15. . Perp Perpot oton onga gan n kurv kurva a dan dan gari garis s kemi kemiri ring ngan an 45 o menghasilkanFS menghasilkan FS s s=1,45. =1,45.
Tanah Longsor: Analisis - Prediksi - Mitigasi
81
Bab IV: Analisis Stabilitas Lereng - Tanah
Gambar4.15HubunganantaraFS Gambar4.15Hubunganantara FS φ dan FS c cuntukContohSoal4.6. φdanFS
UntukFS UntukFS c c=FS =FS φ = FS s s=1,45,diperolehnilai =1,45,diperolehnilaiφ d yaitu φ=FS dyaitu φ d
tan 20 −1 ⎛ tan
= tan ⎜ ⎝
o
1,45
⎞ o ⎟ = 14,1 ⎠
Suatu Suatu lereng lereng denga dengan n tingg tinggi i 10 m dan kemiri kemiring ngan an 30° memili memiliki ki sifatsifatsifattanahberikut: φ=20o,c=10kN/m2,dan γ=17kN/m3.Tentukan faktoramanlerengtersebut!GunakangrafikstabilitaspadaGambar 4.13danbandingkandenganGambar4.14.
Gamb Gambar ar 4.13 4.13 berl berlak aku u untu untuk k FS c c’ ’ = = FS φ , sehi sehing ngga ga perl perlu u dila dilaku kuka kan n φ’ , coba coba-c -cob oba a terh terhad adap ap para parame mete ter r φ d ’= = FS φ φ’ d. hingga diperoleh FS c c ’ sebagaiberikut: o φ d d( )
tan φ d d
FS φ φ
m
2 c d ) d(kN/m
FS c c
25 20 15 10 5
0,466 0,364 0,268 0,176 0,0875
0,78 1 1,36 2,07 4,16
0,01 0,025 0,054 0,078 0,117
1,7 4,25 9,18 13,26 19,89
5,88 2,35 1,09 0,75 0,50
Hubunganantara FS φ FS c cdibuatmenjadisuatugrafikhubungan dibuatmenjadisuatugrafikhubungan φdan sepe seperti rti Gamb Gambar ar 4.16 4.16. . Perp Perpot oton onga gan n kurv kurva a dan dan gari garis s kemi kemiri ring ngan an 45 o menghasilkanFS menghasilkan FS s s=1,27. =1,27.
82
Tanah Longsor: Analisis - Prediksi - Mitigasi
A.S. Muntohar
Gambar4.16HubunganantaraFS Gambar4.16Hubunganantara FS φ dan FS c c untukContohSoal4.7. φdanFS
Dibandingkan dengan menggunakan grafik pada Gambar 4.14, dengan: c'
γ H tan φ '
=
10 10 × tan 20 ) (17 ×10 o
= 0,16
Kemud Kemudian ian dengan dengan grafik grafik pada pada Gambar Gambar 4.14b 4.14b, , untuk untuk c’ /( /(γ H H tan tan φ ’ ’)= ) = 0,16dan β =30 =30o,diperoleh:FS ,diperoleh: FS /tan /tan φ ’ ’=3,6.Maka,faktoramanlereng =3,6.Maka,faktoramanlereng adalah: FS =3,6tan20°=1,31 =3,6tan20°=1,31
Bebangempapadalerengseringdiperhitungkanuntukperancangan dengan pendekatan gaya semi-statis ( quasi-static ) terhadap percepatangempa.Dalamhalin percepatangempa.Dalamhalinianalisismengab ianalisismengabaikanprosesgemp aikanprosesgempa a (riwayatpercepat (riwayatpercepatangempa).Sehing angempa).Sehingga,analisi ga,analisis sinitidak initidakmemb memberik erikan an gambaran tentang perilaku struktur atau lereng. Gaya gempa horis horisont ontal al merupa merupakan kan fungsi fungsi dari dari berat berat tanah tanah (k h W tas bida idang hW) ) di atas long longso sor r (Ga (Gamba mbar 4.1 4.17). Koe Koefisi fisien en gem gempa (k h adalah intensitas h ) percepatanhorisontalterhad percepatanhorisontalterhadappercepata appercepatangravitasi( ngravitasi(g g ). ).
Tanah Longsor: Analisis - Prediksi - Mitigasi
83
Bab IV: Analisis Stabilitas Lereng - Tanah
Gambar4.17Analisisstabilitaspadatan Gambar4.17Analisisstabilitaspadatanahlempungbasah ahlempungbasahhomogenterhada homogenterhadap p gempabumi
Micha chalowsk owski i (200 (2002 2) mem membua buat grafi rafik k stabi tabili lita tas s lere ereng akib kibat peng pengar aruh uh gaya gaya gemp gempa a hori horiso sont ntal al. . Graf Grafik ik ters terseb ebut ut (Gam (Gamba bar r 4.18 4.18) ) didasarkanpadapendekatananalisisbataskinematik.Dalamanalisis ters terseb ebu ut, teka tekana nan n air air pori pori dia diabai baikan ( r u u = 0). Dengan demikian, pende endeka kata tan n semi semi-s -sta tati tis s ini ini adal dalah pen pendek dekata atan kasa asar terh terhad ada apa penga pengaruh ruh gaya gaya gempa gempa horis horisont ontal al. . Oleh Oleh karen karen itu, itu, faktor faktor aman aman hasil hasil analisisbelumdapatdikata analisisbelumdapatdikatakansebag kansebagaifaktoramanya aifaktoramanyangsebenar ngsebenarnya. nya. Faktor Faktor aman yang disajikan disajikan dalam dalam grafik grafik sebagai sebagai F/tan φ bertambah bertambah terhadapN* terhadap N* atau atau c/ γ Htan Htan φ hinggabatastertentu,kemudiansetelah hinggabatastertentu,kemudiansetelah itu,faktoramantidakbergantun itu,faktoramantidakbergantungpadafung gpadafungsi siN* N* lagi. lagi.
84
Tanah Longsor: Analisis - Prediksi - Mitigasi
A.S. Muntohar 10
10 45 o
8
0 6
5 7 o
o
o o
0 9
o
o
5 1 =
6
o
45
D=2
8
0 6
45 o
o
o
0 9
30
7 0 9
’ 6 n a t / S F 4
o
D=2
8
5 1 o = 0 o 3 5 o 4 0 o 6 5
10
o
o
30
5 7
6
o
15
o
45 o
4
2
4
2
0,5
1,0
1,5
2,0
2,5
4
o
15
(c) kh = 0,2
(e) kh = 0,3
0 0
o
30
2
(a) kh = 0,1 0
5 1 =
0 0
0,5
1,0
1,5
2,0
2,5
0
0,5
1,0
1,5
2,0
2,5
4
4 o
5 1 =
o
5 1 =
o
0 3
3 ’
3
o
5 4
o
0 6
n a t / 2 S F
o
0 3
5 7
o
5 4
o
2
1
o
5 7
0 9
0,2
0,3
0,4
0,5
o
9 0
(f) kh = 0,3
(d) kh = 0,2 0
0 0,1
o
7 5
1
(b) kh = 0,1 0
o
6 0
2
o
1
0
o
0 3 o 5 4
o
0 6
o
0 9
o
5 1 =
3
0
0,1
c'/( Htan ’)
0,2
0,3
0,4
0,5
c'/( Htan ’)
0
0,1
0,2
0,3
0,4
0,5
c'/( c'/( Htan Htan ’)
Gambar4.18Grafikstabilitaslerenga Gambar4.18Grafikstabilitaslerengakibatpengaruhgaya kibatpengaruhgayagempahorizontal gempahorizontal (DimodifikasidariMichalowski,2002)
Lerengdengankondisiseperticontohsoal4.7.Tentukanfaktoraman lerengbilakoefisiengayagempahorisontal k h =0,1dantekananair h=0,1dantekananair porir porir u =0,25! u=0,25!
DigunakangrafikpadaGam DigunakangrafikpadaGambar4.18,deng bar4.18,dengan: an: c'
γ H tan φ '
=
10 10 × tan 20 ) (17 ×10
Tanah Longsor: Analisis - Prediksi - Mitigasi
o
= 0,16
85
Bab IV: Analisis Stabilitas Lereng - Tanah
Kemud Kemudian ian dengan dengan grafik grafik pada pada Gambar Gambar 4.18b, 4.18b, untuk untuk c’ /( /(γ H H tan tan φ ’ ’)= ) = 0,16; k h =0,1dan β =30 =30o, diperoleh diperoleh: : FS /tan /tan φ ’ ’ = 2,95 2,95. . Maka Maka, , fakt faktor or h=0,1dan amanlerengadalah: FS =2,95xtan20°=1,1 =2,95xtan20°=1,1 Untukr Untuk r u =0,25,digunakanGambar4.14d,dandiperoleh FS /tan /tan φ ’ ’ = u=0,25,digunakanGambar4.14d,dandiperoleh 2,95.Faktoraman,FS=1,1. Dengandemikian,akibatpengaruhgayagempadengan k h =0,1 h=0,1 ataupengaruhtekananai ataupengaruhtekananairporidengan rporidenganr r u =0,25,makalerengmemiliki u=0,25,makalerengmemiliki faktoramanyangsama.
Analisis lereng dengan metode irisan menganggap menganggap bahwa tanah di atasbida atas bidang ng keruntuha keruntuhan n terdiri terdiri atasbeb atas beberap erapa a bagian bagian blok-blok blok-blok tanah keci kecil l atau atau iris irisan an tana tanah h (Gam (Gamba bar r 4.19 4.19a) a). . Gaya Gaya norm normal al yang yang beke bekerj rja a padasuatutitikdilingkaranbidanglongsor,terutam padasuatutitikdilingkaran bidanglongsor,terutamadipengaruhiole adipengaruhioleh h bera berat t tana tanah h di atas atas titik titik itu. itu. Anal Analis isis is kese keseim imba bang ngan an gaya gaya kemu kemudi dian an dila dilaku kuka kan n pada pada seti setiap ap iris irisan an ters terseb ebut ut. . Gamb Gambar ar 4.19 4.19b b menu menunj njuk ukka kan n satuirisandengangaya-gayayangbekerjapadanya.Gayainiterdiri atas atas gaya gaya gese geser r ( V 1 dan dan V 2 ) ) dan dan gaya gaya norm normal al efek efekti tif f ( E 1 dan E 2 ) di 1 dan 2)di sepanjangsisiirisannya,danjugaresultangayageserefektif( T i )dan )dan resu result ltan an gaya gaya norm normal al efek efekti tif f ( N i i) ) yang yang beke bekerj rja a di sepa sepanj njan ang g dasa dasar r irisa irisanny nnya. a. Gaya Gaya akibat akibat tekana tekanan n air pori pori U 1 bekerja a di kedua kedua 1 dan U 2 2 bekerj sisinya,dangayatekanairporiU sisinya,dangayatekanairpori U i i bekerjapadadasarnya.Dianggap tekananairporiu tekananairporiu i isudahdiketahuisebelumnya. sudahdiketahuisebelumnya. Untuk Untuk menyel menyelesa esaika ikan n analis analisis is stabil stabilita itas s lereng lereng dengan dengan metode metode irisanterdapatbeberapametodependekatansepertimetodeSwedia, Bishop,danMorgenstern.
MetodeFelleniusinidikenalpulasebagaiMetodeSwedia( Swedish MetodeFelleniusinidikenalpulasebagaiMetodeSwedia(Swedish method ). Analisis stabilitas lereng oleh Fellenius (1927), meng mengga gang ngga gap p gaya gaya-g -gay aya a yang yang beke bekerj rja a pada pada bagi bagian an kana kanan n - kiri kiri iris risan mempunyai resultan nol pada arah teg tegak lurus bidang longsornya,E longsornya,E 1 =E 2 danV 1 =V =V 2 . . 1=E 2danV
86
Tanah Longsor: Analisis - Prediksi - Mitigasi
A.S. Muntohar
xi O bi
J a ar i i - - j a ar i i, r
i
B
C
7
r
6
E2
E1
5 H
V2
V1 W
W
f =
4
c’ + N tan ’
U2
U1 Ti
3 2 A
1
i
i
Ni Ui= ui
i
i
(a)
(b) c’ai Ni tan ’
FS
FS Wi
Ni
d
V i
E (c)
Gambar4.19Gaya-gayayangbekerjapadairisan
Dengan Dengan anggapa anggapan n ini,kese ini, keseimba imbangan ngan arah vertikal vertikal dari gaya-gay gaya-gaya a yangbekerjadenganmemp yangbekerjadenganmemperhatikanteka erhatikantekananairporiad nanairporiadalah: alah: N i
+ U i = W i cos θ i
(4.65)
N i
= Wi cos θi − Ui = Wi cos θ i − ui i
(4.66)
atau
Faktoramandidefinisikansebagai.
∑ M ∑ M
FS =
r
(4.67)
d
Tanah Longsor: Analisis - Prediksi - Mitigasi
8
Bab IV: Analisis Stabilitas Lereng - Tanah
Lengan Lengan momen momendar dari i berat beratmas massa satan tanah ahtia tiap p irisan irisan adala adalah h rsin θ i i, , maka
∑ M
i =n
= r ∑W i sin θ i
d
(4.68)
i =1
dengan,r dengan, r =jari-jarilingkaranbidanglongsor =jari-jarilingkaranbidanglongsor n =jumlahirisan =jumlahirisan W i =beratmassatanahirisanke-i θ i i =sudut
Dengancarayangsama,momenyangmenahantanahyangakan longsor,adalah
∑ M
i =1
r
= r ∑ (c ' i + N i tan φ ')
(4.69)
i =1
makapersamaanfaktoramanm makapersamaanfaktoramanmenjadi: enjadi: i =1
FS =
∑ (c '
i
+ N i tan φ ')
i =1
i =1
∑W sin θ i
(4.70)
i
i =1
Meto Metode de Fell Fellin iniu ius s memb member erik ikan an fakt faktor or aman aman yang yang rela relati tif f 20% 20% lebih lebih rendah rendah dari dari cara cara hitun hitungan gan yang yang lebih lebih teliti teliti. . BatasBatas-bat batas as nilai nilai kesala kesalaha han n dapat dapat menca mencapai pai kira-k kira-kira ira 5-40% 5-40% terga tergantu ntung ng dari dari faktor faktor aman,sudutpusatlingkaranyangdipilih,danbesarnyatekananair pori pori. . Untu Untuk k mene menent ntuk ukan an fakt faktor or aman aman yang yang krit kritis is, , terl terleb ebih ih dahu dahulu lu dite ditent ntuk ukan an leta letak k pusa pusat t ling lingka kara ran n dan dan jari jari-j -jar arin inya ya guna guna memb membua uat t bidang keruntuhan. Dengan demikian, diperlukan beberapa percob percobaan aan bidan bidang g kerunt keruntuha uhan n untuk untuk mengh menghasi asilka lkan n nilai nilai FS yang yang palingminimum.
MetodeBishop-disedehanakan( simplified-Bishop )inimenganggap MetodeBishop-disedehanakan(simplified-Bishop )inimenganggap bahwagaya-gayageserdisampingirisanadalahsamadansaling berlawana berlawanan n arah, arah, V 1 = V 2 . . Teta Tetapi pi gaya gaya-g -gay aya a norm normal al pada pada iris irisan an tidaksamabesarnya,E tidaksamabesarnya, E 1 . Keseimbangangaya-gayapadaarah 1 ≠ E 2 2.Keseimbangangaya-gayapadaarah vertikalmemberikan: N i cos θi 88
+ Ti sin θ = Wi + V i
(4.71) Tanah Longsor: Analisis - Prediksi - Mitigasi
A.S. Muntohar
Ti
= Ni tan φ 'd + c ' d i =
N i tan φ '+ c ' i
(4.72)
FS
KeseimbangangayadariGamba KeseimbangangayadariGambar4.19.cuntukirisanker4.19.cuntukirisanke-i i padaarah padaarah vertikal,dimanaE vertikal,dimanaE 2 –E 1 =∆E danV danV 2 –V –V 1 = =∆V : 2–E 1= Wi
atau N i
N tan φ '+ c ' i ⎞ + ∆V = N i cos θi + ⎛⎜ i ⎟ sin θ i FS ⎝ ⎠
=
Wi
+ ∆V −
cos θ i +
c ' ai
sin θ i
FS tan tan φ 'sin 'sin θ i
(4.73)
FS
Tin Tinjau jauan kese keselluruh ruhan bid bidang ang run runtuh tuh terh terha adap kese keseiimba mbanga ngan momendititikO(lihatGambar4.19a)d momendititikO(lihatGambar4.19a)diperoleh: iperoleh: n
n
∑W r sin θ = ∑ T r i
i
i
i =1
(4.74)
i =1
dimana T i =
( c '+ σ ' tan φ ') i FS
=
( c ' i + N i tan φ ' ) FS
(4.75)
Subsititusipersamaan(4.73)da Subsititusipersamaan(4.73)dan(4.75)kedal n(4.75)kedalampersamaa ampersamaan(4.74) n(4.74) diperoleh: n
∑ ( c ' b + W tan φ '+ ∆V ta n φ ') ⎛ i
i
⎜ cos θ i + ⎝
i =1
FS =
1 tan φ 'sin 'sin θ i ⎞ FS
n
∑W sin θ i
⎟ ⎠
(4.76)
i
i =1
Bila ∆V = 0, maka persamaan (4.76) dapat disederhanakan menjadi: n
∑ ( c ' bi + W i tan φ ') i =1
FS =
⎛ cos θ + ⎜ i ⎝
n
∑W sin θ i
1 tan tan φ 'sin 'sin θ i ⎞ FS
⎟ ⎠
(4.77)
i
i =1
Tanah Longsor: Analisis - Prediksi - Mitigasi
89
Bab IV: Analisis Stabilitas Lereng - Tanah
Persamaan(4.76)atau(4.77)memuatvariabel FS padabagiankiri padabagiankiri dan kanan kanan persa persamaa maan. n. Untuk Untuk itu, itu, nilai nilai FS hanya hanya dapat dapat diper diperole oleh h dengancaraiterasiataucoba-coba( trial–and–error ).Dewasaini, ).Dewasaini, iter iteras asi i dapa dapat t dila dilaku kuka kan n deng dengan an meng menggu guna naka kan n komp komput uter er. . Dala Dalam m bukuiniakandiberikancontohhasilanalisisdenganmenggunakan aplikasiPCSTABL5M.
LerengdengankondisisepertipadaGambar4.20.Kemiringanlereng adalah2:1.Bidangruntuhterjadidiataslapisanbatuan.Parameter tanah tanah di atas atas lapisa lapisan n batua batuan n yaitu yaitu c u =30kN/m 2, φ=0,dan γ=18 u=30kN/m kN/m3.Tentukanfaktoraman .TentukanfaktoramanFS FS menurutmetodeFellenius! menurutmetodeFellenius! 6m
O
J a ar i i - - j a a r ri i , r = 1 4 ,6 m
5m
2
11
1 10 61,7
o
9
8m
bi = 2 m
8 7
48,9o
6 5 4
38o
3 1
2
-25,7o
28,6o
1,6 m
o
20
-20
o
-3,9
11,8 o
-1,8 0
Skala
2.5 m
o
1,8
Lempung: cu = 30 kN/m2 = 18 kN/m3 = 0
o
o
Lapisan batuan
5m
Gambar4.20Konidisilerenguntukcon Gambar4.20Konidisilerenguntukcontohsoal4.9. tohsoal4.9.
PusatlingkarandititikOberjarak6mdarikakilerengdan5meterdi ataspuncaklereng. Faktor Faktor aman aman dihitu dihitung ng denga dengan n persa persamaa maan n (4.70) (4.70), , dimana dimana kompo komponen nen (N i i tan φ ’) ’ ) = 0. Gaya Gaya-g -gay aya a yang yang beke bekerj rja a di masi masing ng-m -mas asin ing g iris irisan an dihitungsebagaiberikut:
90
Tanah Longsor: Analisis - Prediksi - Mitigasi
A.S. Muntohar
No.
Lebar
Tinggi
Berat
θ
Irisan
b (m) (m)
h (m) (m)
W = = γ bh bh (kN) (kN) ( 4) 1,760 44,748 101,124 145,944 182,196 208,692 223,668 227,232 215,928 165,600 58,599
(deg)
( 1) 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11
( 2) 0,65 2 2 2 2 2 2 2 2 2 1,7
( 3) 0,15 1,243 2,809 4,054 5,061 5,797 6,213 6,312 5,998 4,6 1,915
=b /cos l =b
( 5) -25,7 -20 -3,9 -1,8 3,9 11,8 20 28,6 38 48,9 61,7
Σ
θ
(m)
Wsinθ (kN)
( 6) 0,721 2,128 2,005 2,001 2,005 2,043 2,128 2,278 2,538 3,042 3,586 24,476
( 7) -0,761 -15,305 -6,878 -4,584 12,392 42,677 76,499 108,774 132,939 124,790 51,595 522,138
FS
1,41
= 0 ⎛ ⎞ ' t a n φ ' c + N ⎜⎜ i ⎟⎟ ∑ i i =1 ⎝ 24, 476 ⎠ = 30 × 24, = 1,41 Faktoraman, FS = n
n
522,138
∑W sin θ i
i
i =1
Leren Lereng g denga dengan n kemiri kemiringa ngan n 2 : 1 seperti seperti pada pada Gambar Gambar 4.21. 4.21. Bidang Bidang runtuhberbentuklingkarandenanjari-jarir=19,6m.Parametertanah diataslapisanbatuanyaitu c’ =5kN/m diataslapisanbatuanyaituc’ =5kN/m2, φ ’ ’=30 =30o,dan γ=20kN/m 3. TentukanfaktoramanFS Tentukanfaktoraman FS menurutmetodeBishop-di menurutmetodeBishop-disederhanakan sederhanakan! !
Pusatlingka PusatlingkarandititikOberja randititikOberjarak4mdarikakilere rak4mdarikakilerengdan8,55 ngdan8,55meter meter diataspuncaklereng.Faktoraman diataspuncaklereng.Faktoramandihitungdeng dihitungdenganpersamaa anpersamaan(4.77) n(4.77) dangaya-gayayangbekerjadimasing-masingirisandihitungsebagai berikut: No.
Lebar
Tinggi
Berat
θ
Nr
Irisan
b (m)
h (m)
W (kN)
(deg)
(kN)
1.65
1.73
( 5)
(6)
Nd (kN) ( 7)
Nd (kN) (8)
-15,4
-5,311
27,603
( 1) 1
( 2) 2,5
( 3)
( 4)
0,4
Tanah Longsor: Analisis - Prediksi - Mitigasi
20
FSa =
27,460
Nd(kN) ( 9) 27,443
91
Bab IV: Analisis Stabilitas Lereng - Tanah
2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12
2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 1,67
1,384 2,594 3,593 4,372 4,598 5,314 5,421 5,231 4,691 3,636 1,695
55,36 103,76 143,72 174,88 183,92 212,56 216,84 209,24 187,64 145,44 56,613
-8,8 -2,9 2,9 8,8 14,8 20,9 27,3 34,1 41,5 49,9 58,7
Σ
-8,469 -5,250 7,271 26,754 46,982 75,828 99,454 117,308 124,334 111,250 48,373 638,525
FSc =
44,894 71,259 91,475 106,519 110,003 125,324 128,865 127,710 120,649 103,062 50,135 1107,497
44,769 71,196 91,552 106,786 110,459 126,047 129,832 128,912 122,054 104,557 51,043 1114,668
1,73
1,75
44,753 71,188 91,562 106,820 110,516 126,139 129,955 129,065 122,233 104,748 51,159 1115,580
Keterangan: Nr=Wisinθi;danNd=(c’bi+Witanφ')/[cosθi+(tanφ'sinθi/FS)] FSa=faktoramanyangdiasumsikan;FSc=faktoramanyangdihitungdengan persamaan(4.77)=Nd/Nr
Penghitun tungan faktor aman dengan persa rsamaan (4.77) perlukan dilakuka dilakukan n beberapa beberapa kaliseca kali secara ra trial–and–error . . Mula-mula Mula-mula diambil diambil nilaiFSa=1,65,kemudiandiperolehFSc=1,73.KarenaFSa ≠ FSc, maka maka dilanj dilanjutk utkan an pengh penghitu itung ngann annya ya seperti seperti pada pada tabel tabel hingga hingga FS a = FSc,dandiperolehFS=1,75. Biladibandingkandenga BiladibandingkandenganmetodeFellen nmetodeFellenius: ius: n
FS =
∑ (c '
i
+ W i cos θi tan φ ')
i =1
n
∑W sin θ i
=
,534 × tan 30 o ) ( 5 × 25, 297 ) + (1470,53 590,151
= 1,65
i
i =1
Hasi Hasil l ters terseb ebut ut menu menunj njuk ukka kan n bahw bahwa a meto metode de Fell Fellen eniu ius s memb member erik ikan an nilaiyanglebihrendah6 nilaiyanglebihrendah6%darimetodeBish %darimetodeBishop-disederh op-disederhanakan. anakan.
92
Tanah Longsor: Analisis - Prediksi - Mitigasi
A.S. Muntohar
2,5 m
4m O
J a r i i- - j a a r i i, r = 1 9 ,6
8,5 m
m
1,67 m
12
11
58,7o
2 1
10
bi = 2 m 10 m
o
9
49,9
8 7
41,5
o
6 5 34,1
4 3 27,3o
2
1 -15,4o
o
Lempung: 2 c’ = 5 kN/m 3 = 20 kN/m o ’ = 30
20,9o o
-8,8 0
Skala
2.5 m
o
-2,9
2,9o
o
8,8
14,8
o
5m
Gambar4.21Kondisilerenguntukcont Gambar4.21Kondisilerenguntukcontohsoal4.10. ohsoal4.10.
Analisis lereng dengan metode Fellenius dan Bishopdisederhanakan sebagaimana dijelaskan sebelumnya tidak memp memper erhi hitun tungk gkan an peng pengar aruh uh teka tekana nan n air air pori pori. . Peng Penghi hitu tung ngan anny nya a masi masih h men mengan gangga ggap tek tekanan nan air pori adalah lah nol nol ( u i i = 0). Oleh karenanya karenanya, ,angg anggapan apan iniakanmenjaditidak iniakanmenjaditidak tepatbila tepatbilapada pada lereng lereng terd terdap apat at muka muka air air tana tanah h atau atau terj terjad adi i remb rembes esan an air air yang yang mela melalu lui i lere leren ng. Pad Pada kond ondisi isi terd terda apat muka muka air tan tanah atau tau rem rembesan esan, , tek tekana anan air air pori pori harus rus diperh erhitun tungka gkan dalam lam analis alisis is. . Deng engan demikianpersamaan(4.70) demikianpersamaan(4.70)dan(4.77)perl dan(4.77)perludiubah. udiubah. Tekanan air pori pada irisan ke- i (Gambar 4.22) dapat dinyatakansebagai: ui
= hw,iγ w
Tanah Longsor: Analisis - Prediksi - Mitigasi
(4.78)
93
Bab IV: Analisis Stabilitas Lereng - Tanah
dengan,
u i i=tekananairporipadairisanke-i =tekananairporipadairisanke-i , , h w,i =tinggitekananairpadairisanke-i ,dan ,dan w,i =tinggitekananairpadairisanke-i g w =beratvolumeair=9,81kN/m2. w=beratvolumeair=9,81kN/m
Gambar4.22Analisisstabilitaslerengaki Gambar4.22Analisisstabilitaslerengakibatpengaruhmuka batpengaruhmukaairtanahatau airtanahatau rembesan.
Memper Memperhat hatika ikan n tekan tekanan an air air pori pori yang yang beker bekerja ja pada pada setia setiap p irisan irisan, , persamaan(4.70)dituliskemb persamaan(4.70)dituliskembalimenjadi: alimenjadi: i =1
FS =
∑ ⎡⎣c ' i =1
i
+ (Wi cos θi − ui i ) tan φ '⎤⎦ (4.79)
i =1
∑W sin θ i
i
i =1
Danpersamaan(4.77)menjadi: n
1
⎡⎣c ' bi + (Wi − uibi ) tan φ '⎤⎦ ∑ 'sin θ i ⎞ ⎛ cos θ + tan φ 'sin i =1 i ⎜ ⎟ FS ⎝ ⎠ FS = n
∑W sin θ i
(4.80)
i
i =1
Perludiperhatikandisinibahwa W i adalahberattotalirisanke-i adalahberattotalirisanke-i ,W , W i =γ b bi i h h . i i.
94
Tanah Longsor: Analisis - Prediksi - Mitigasi
A.S. Muntohar
Lere Lereng ng seba sebaga gaim iman ana a cont contoh oh soal soal 4.9. 4.9. Muka Muka air air tana tanah h sepe seperti rti pada pada Gamb Gambar ar 4.23 4.23. . Tent Tentuk ukan an fakt faktor or aman aman FS menu menuru rut t meto metode de Bish Bishop op-disederhanakan! 2,5 m
4m O
J a r i i- - j a a r i i, r = 1 9 ,6
8,5 m
m
1,67 m
12
11
58,7o
2 1
5m
10
bi = 2 m 10 m
9
o
49,9
8 7 41,5
o
6 5 34,1
4
o
3 27,3o
2
1 -15,4o
Lempung: 2 c’ = 5 kN/m 3 = 20 kN/m o ’ = 30
20,9o o
-8,8 0
Skala
2.5 m
o
-2,9
2,9
o
o
8,8
14,8
o
5m
Gambar4.23Kondisilerenguntukcont Gambar4.23Kondisilerenguntukcontohsoal4.11. ohsoal4.11.
Faktoramandihitungdenganpersamaan(4.80),dangaya-gayayang bekerjadimasing-masingirisandi bekerjadimasing-masingirisandihitungseperti hitungseperticontohsoal4.9,tetapi contohsoal4.9,tetapi terd terdap apat at tamb tambah ahan an peng penghi hitu tung ngan an untu untuk k ting tinggi gi muka muka air air ( h w,i w,i ) dan tekananairpori(u tekananairpori(u i i)sebagaiberikut: )sebagaiberikut: No.
h w w
u=γ w wh w w
Irisan
(m)
(kN/m )
1,3
1,35
( 9)
Nd (kN) (10)
Nd (kN) (11)
(1) 1 2
( 8) 0,4 1,147
2
3,924 11,252
Tanah Longsor: Analisis - Prediksi - Mitigasi
FSa =
21,725 31,479
21,617 31,395
Nd(kN) (12) 21,600 31,382 95
Bab IV: Analisis Stabilitas Lereng - Tanah
No.
h w w
u=γ w wh w w
Irisan
(m)
(kN/m )
1,3
1,35
( 8)
Nd (kN) (9)
Nd (kN) (10)
( 1) 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12
( 7) 1,889 2,423 2,753 2,875 2,772 2,417 1,745 0,747 0 0
FSa =
2
18,531 23,770 27,007 28,204 27,193 23,711 17,118 7,328 0 0
Σ FSc=[Nd]/[6]
49,688 64,170 75,539 77,406 92,731 98,703 103,095 105,319 95,514 45,646 861,014
1,35
49,647 64,221 75,714 77,699 93,217 99,368 103,958 106,397 96,713 46,349 866,296
Nd(kN) (11) 49,640 64,229 75,743 77,747 93,297 99,478 104,101 106,575 96,912 46,466 867,170
1,36
Keterangan: Nr=Wisinθi;danNd=[c’bi+(Wi–uibi)tanφ']/[cosθi+(tanφ'sinθi/FS)] FSa=faktoramanyangdiasumsikan;FSc=faktoramanyangdihitung denganpersamaan(4.80)=Nd/Nr
Penghitunganmenghasilkan Penghitunganmenghasilkanfaktoraman,FS faktoraman,FS=1,36. =1,36.
Lerengdengankemiringan2:1sepertipadaGambar4.24.Tentukan faktoramanFS faktoramanFS menurutmetodeBishop-di menurutmetodeBishop-disederhanakan sederhanakan! !
Gambar4.24Kondisilerenguntukcont Gambar4.24Kondisilerenguntukcontohsoal4.11. ohsoal4.11.
Diguna Digunakan kan progra program m kompu komputer ter PCSTAB PCSTABL5M L5M untuk untuk anali analisis sis stabil stabilita itas s lere lereng ng. . Dipe Dipero role leh h fakt faktor or aman aman mini minimu mum, m, FS = 1,48 1,48; ; deng dengan an pusa pusat t lingkaranberadapadajarak8,1mdarikakilerengdan2,5mdiatas
96
Tanah Longsor: Analisis - Prediksi - Mitigasi
A.S. Muntohar
punca uncak k ler lereng eng. Jari-j ri-ja ari lin lingkara karan, n, r = 16,5 m. Hasil analisis ditunjukkanpadaGambar4.25.
Gambar4.25Hasilanalisisstabilitaslere Gambar4.25Hasilanalisisstabilitaslerengdenganprogramkom ngdenganprogramkomputer puter PCSTABL5M.
4,6 m
8,1 m
8,4 m
J ar i i - - j ar i i , r = r = 16 ,5 m
2,5 m
8 8m
7
bi = 4 m 6
61,6o 5
Pasir-lanau: c = 4,8 kN/m 2 = 35o = 17 kN/m 3
4 1
3
48,3
2 6m
o
Lempung keras: c = 35,9 kN/m 2 = 0o = 19 kN/m 3
-39,1o o
36,9
-21,7o
21o -7,3o
0
2, 5 m
6,6o
5m
Gambar4.26Analisislerengdenganmetod Gambar4.26AnalisislerengdenganmetodeBishop-disederhana eBishop-disederhanakanuntukcontoh kanuntukcontoh soal4.11.
Bilafaktoramandihitungdenganpersamaan(4.77),makagaya-gaya yang yang beker bekerja ja di masing masing-ma -masin sing g irisan irisan dihitu dihitung ng sebag sebagai ai berik berikut ut (lihat (lihat jugaGambar4.26): jugaGambar4.26): Tanah Longsor: Analisis - Prediksi - Mitigasi
9
Bab IV: Analisis Stabilitas Lereng - Tanah
No.
b
Irisan ( 1) 1 2 3 4 5 6 7 8
Tinggi
θ
W
h1
h2
(m)
(m)
(m)
(kN)
(deg)
( 2)
(3)
( 4)
( 5)
(6)
0 0,99 3 4,99 7 8 8 5,34
2,3 4,83 5,87 5,89 4,89 2,7 0,48 0
201,02 434,4 650,12 786,96 847,64 749,2 120,45 325,17
4,6 4 4 4 4 4 0,83 3,582
-39,1 -21,7 -7,3 6,6 21 36,9 48,3 61,6
Σ
Nr
FSa = 1,4
1,53
1,55
(kN)
Nd (kN)
Nd (kN)
Nd(kN)
(7)
( 9)
(10)
(11)
-126,78 -160,62 -82,61 90,45 303,77 449,84 89,93 286,04 850,02
212,79 154,55 144,77 144,59 153,82 179,57 44,79 267,46 1302,32
212,79 154,55 144,77 144,59 153,82 179,57 44,79 279,02 1313,88
212,79 154,55 144,77 144,59 153,82 179,57 44,79 280,15 1315,01
1,53
1,55
1,55
FSc =
Faktor Faktor aman aman hasil hasil penghi penghitun tungan gan adalah adalah FS = 1,55 1,55 yang yang mana mana lebih lebih besardaripadahasilana besardaripadahasilanalisisdenganp lisisdenganprogramPCSTABL5M. rogramPCSTABL5M.
Sejumlahanggapanyangtelahdibuatdalamanalisisstabilitaslereng seri sering ng memb member erik ikan an hasi hasil l anal analis isis is tidak tidak sepe sepeer erti ti yang yang dipe diperk rkir irak akan an. . Bebe Bebera rapa pa masa masala lah h yang yang menj menjad adik ikan an keti ketida dakt kten entu tuan an hasi hasil l anal analis isis is stabilitaslereng,antaralain: 1. Kelongsoranlerengumumn Kelongsoranlerengumumnyaadalahma yaadalahmasalahbida salahbidang3dimensi. ng3dimensi. 2. Kondisi pembebanan pada waktu pengujian di laboratorium (bia (bias sany anya pen penguji gujia an tri triaksi aksia al komp ompres resi) mungk ngkin tida tidak k coco cocok k deng dengaa aan n kond kondis isi i kedu kedudu duka kan n tega tegang ngan an-t -teg egan anga gan n di lapa lapang ngan an. . Keru Kerusa saka kan n cont contoh oh bend benda a uji uji juga juga sang sangat at memp mempen enga garu ruhi hi hasi hasil l pengujiannya. 3. Sifatkuatgesertanahdilapanganyangantisotropismenyebabkan nila nilai i para parame mete tern rnya ya berv bervar aria iasi si di sepa sepanj njan ang g perm permua uaka kaan an bida bidang ng longsor
1. Uraikansecarasingkattentan Uraikansecarasingkattentangfaktoraman gfaktoraman? ? 2. 3. LerengtakterhinggasepertiGambar4.2, H =5m, =5m, β=20o,c’=20 kPa, φ’=15o, γ=17kN/m 3,dan γsat=20kN/m 3.Tentukanfaktor 98
Tanah Longsor: Analisis - Prediksi - Mitigasi
A.S. Muntohar
keam keaman ana an lereng reng: : (1) (1) bila bila tid tidak terj terjad adi i rem rembes besan, an, (2) (2) deng engan rembesan! 4. LerengtakterhinggadenganrembesansepertiGambar4.2, H =4 =4 β =15 m, β =15o,c’ ,c’ =30kPa, =30kPa, φ ’ ’=20 =20o,danγ =20kN/m =20kN/m3.Tentukanfaktor keamananuntukkoefisientekananairporir u=0;0,1;0,2;0,3;0,4; 0,5;dan0,6!Berapakahtekananairporikritis(yaitupadasaatFS =1)? 5. Suatulerengyangakandibentukdarisuatutanahdengan,c’=3,4
kPa,φ’=15o,γ=18kN/m 3.Kemiringanlerengakandibuatdengan sudut β=40oterhadapbidanghorisontal.Tentukantinggibagian tan tanah yang dipotong ( cutt cuttin ing g slop slope e ) ) untu untuk k memben mbentu tuk k lere lereng ng denganfaktorkeamananFS=2,5! 6. Suatulerengdengantinggi6mmemilikisifat-sifattanah:c’=12 kPa, φ’=30o, γ = 21 kN/m3. Berapa Berapakah kah kemiri kemiringa ngan n kritis kritis lereng lereng tersebut?(yaitupadaFS=1) 7. Suatu lereng (cut slope ) dari tanah lempung memiliki sudut kemiringan β =40 =40o. Tanahdalam Tanahdalam kondis kondisi ijen jenuhair, uhair,ber berat atvol volume ume tanah γ =17kN/m =17kN/m3,kuatgesertakterdrainase c u =5kN/m2, φ = u=5kN/m 20.Tentukanlah: a. Tinggi lereng yang dibuat (dianggap bidang keruntuhan berbentu berbentuk k lingkara lingkaran) n) ! Apakah Apakah tipe keruntuha keruntuhannya nnya (longsor (longsor di kaki,tengah,ataubadanlereng)? b. Tentukanjarakperpotong Tentukanjarakperpotonganlingkarande anlingkarandenganlereng nganlereng? ? c. Berapakahtinggilerengb BerapakahtinggilerengbilafaktoramanFS= ilafaktoramanFS=1,5? 1,5? 8. Lere Lereng ng dari dari tana tanah h lemp lempun ung g memi memili liki ki sudu sudut t kemi kemiri ring ngan an β = 60o. Ting Tinggi gi lere lereng ng adal adalah ah 8 m, dan dan lapi lapisa san n batu batuan an bera berada da 10 m dari dari perm permuk ukaa aan n tana tanah. h. Tana Tanah h bera berada da dala dalam m kond kondis isi i tak tak terd terdra rain inas ase e danγ sat =22kN/m3.Tentukanlah: sat =22kN/m a. kohesitanahlempungtak kohesitanahlempungtakterdrainase( terdrainase(c c u ) . u). b. tipekeruntuhanlereng, c. jaraktitikperpotongananta jaraktitikperpotonganantarabusurlingka rabusurlingkarandikakileren randikakilereng. g. 9. Lere Lereng ng di tepi tepi jala jalan n memi memili liki ki kemi kemiri ring ngan an β = 60o. Karakt Karakteri eristik stik tanah tanah pada pada leren lereng g φ ' ' =30o, c' = c' = 21 kN/m2, dan dan γ = 19,6 19,6 kN/m N/m3. Tentukanlah: a. tinggikritislereng(H tinggikritislereng(H cr ). cr ). b. faktoramanbilatinggilereng faktoramanbilatinggilerengdibuat12m. dibuat12m.
Tanah Longsor: Analisis - Prediksi - Mitigasi
99
Bab IV: Analisis Stabilitas Lereng - Tanah
10. Suatulerengdengantinggi12mda Suatulerengdengantinggi12mdankemiringan30°m nkemiringan30°memilikisifatemilikisifatsifat sifat tanah tanah beriku berikut: t: φ=15o, c= 5,2 5,2 kN/m kN/m2, dan γ = 19,6 9,6 kN/m N/m3. Tentuk Tentukan an faktor faktor aman aman leren lereng g terseb tersebut ut ! Gunak Gunakan an grafik grafik stabil stabilita itas s padaGambar4.13danb padaGambar4.13danbandingkande andingkandenganGamba nganGambar4.14! r4.14! 11. KondisilerengseperisoalNo.8,tentukanfaktoramanlerengbila koefisientekananariporir koefisientekananaripori r u =0,25dan0,5! u=0,25dan0,5! 12. Lerengdengankondisisepertiso Lerengdengankondisisepertisoal8.Tentukanfaktoraman al8.Tentukanfaktoramanlereng lereng bilakoefisiengayagempah bilakoefisiengayagempahorisontal orisontalk k h =0,1;0,2;dan0,3! h=0,1;0,2;dan0,3! 13. TentukanfaktoramanlerengsepertiGambar4.27.Pusatlingkaran bidangkeruntuhanberad bidangkeruntuhanberadapadajarak13,5mdi apadajarak13,5mdiataspuncakleren ataspuncaklereng g dan dan 9 m dari dari kaki kaki ler lereng eng. Juml umlah irisa risan n n = 10 dengan lebar masing-m masing-masin asing g irisan irisan b = 4 m. Tinggi lereng adalah H = 8 m dengankemiringan2:1.Mukaairtanahberadapadakedalaman 8mdib 8m dibawah awahpuncakleren puncaklereng.Tanahdiatasmukaairtanahberu g.Tanahdiatasmukaairtanahberupa pa pasir-lanau,c=4,8kN/m2, φ=35o,dan γ=17kN/m3.Sedangkan dibawahmukaairtanahberupalempung,c=26kN/m 2, φ=5o, danγsat=22kN/m3. 8m
9m
O
J a r i - j a r i ,
13,5 m
r
= 2 7 ,5 m
10 9
8m bi = 4 m
Pasir-lanau: 4,8 kN/m2 o = 35 3 = 17 kN/m
co = 53,1
8 7
6
5 1 6m
2
40,9o
4
3
-33,1o
30,6o -23,6
o
21,3
Lempung keras: 2 c = 26 kN/m o = 5 3 = 22 kN/m
o
o
-13,7
0
5m
10 m
-4,2o
4,2o
12,6o
Gambar4.27KondisilerenguntuksoalNo.11.
Das,B.M.,1985,AdvancesSoi Das,B.M.,1985,AdvancesSoilMechanics,Mc.Gra lMechanics,Mc.GrawHill,Singap wHill,Singapore. ore. 100
Tanah Longsor: Analisis - Prediksi - Mitigasi
A.S. Muntohar
Dunc Duncan an, , J.M. J.M., , Buch Buchig igna nani ni, , A.L. A.L., , and and De Wet, Wet, M., M., 1987 1987, , An Engi Engine neer erin ing g Manu Manual al for for Slop Slope e Stab Stabil ilit ity y Stud Studie ies, s, Virg Virgin ina a Univ Univer ersi sity ty of Tech Techno nolo logy gy, , Blacksburg,Virginia. Fellenius,W.,1927,ErdstatischeBerechnungenmitReibungundKohäsion (Adhäsio (Adhäsion) n) und unter unter Annahme Annahme kreiszylin kreiszylindrisc drischer her Gleitfläc Gleitflächen, hen, Ernst & Sohn,Berlin. Michalow Michalowski, ski, R.L., R.L., 1995, 1995, Slope Slope Stability Stability Analysis: Analysis:A A Kinemati Kinematical cal Approach, Approach, Géotechnique,Vol.45,No.2, Géotechnique,Vol.45,No.2,pp.283–293 pp.283–293 Mich Michal alow owsk ski, i, R.L. R.L., , 2002 2002, , Stab Stabil ilit ity y Char Charts ts for for Unif Unifor orm m Slop Slopes es, , Jour Journa nal l of Geotechni Geotechnical cal and Geoenviro Geoenvironmen nmental tal Engineer Engineering, ing, Vol. 128, No. 4, pp. 351–355 Taylor Taylor, , D.W., D.W., 1937, 1937, ‘Stabi ‘Stabilit lity y of earth earth slopes slopes. . Journa Journal l of Bosto Boston n Socie Society ty of CivilEngineer,24(3).Reprintedin:ContributionstoSoilMechanics1925 to1940,BostonSocietyofC to1940,BostonSocietyofCivilEngineers,3 ivilEngineers,337–386. 37–386.
Tanah Longsor: Analisis - Prediksi - Mitigasi
101
Riwayat Riwayat Penul Penul is Lahir Lahir di Purwor Purworejo ejo pada pada 14 Agustu Agustus s 1975. 1975. Menam Menamatk atkan an SD,SMP,danSMAdiMaliana(exTimor-Timur).Setelah mena menama matk tkan an Seko Sekola lah h Mene Meneng ngah ah Atas Atas di SMA SMA Nege Negeri ri 1 Maliana, Maliana,pada pada1993, 1993, melanjut melanjutkan kan studi di Jurusan Jurusan Teknik Teknik Sipi Sipil l Univ Univer ersi sita tas s Gadj Gadjah ah Mada Mada (UGM (UGM) ) dan dan mera meraih ih gela gelar r Sarj Sarjan ana a Tekn Teknik ik pada pada Febr Februa uari ri 1998 1998. . Tahu Tahun n 2001 2001–2 –200 002 2 menyel menyelesa esaika ikan n progra program m Maste Master r of Engin Engineer eering ing Scienc Science e dalam bidang bidang Geotechni Geotechnical calEngin Engineerin eering g di Departme Department nt of Civi Civil l Engi Engine neer erin ing, g, Univ Univer ersi sity ty of Mala Malaya ya (UM) (UM), , Mala Malays ysia ia. . Mulai ulai Sept Septem embe ber r 2005 005 menem nempuh pro program gram doctoral bidang Geotechnical Engineering di Department of Constr Construct uction ion Engine Engineeri ering, ng, Nation National al Taiwan Taiwan Univer Universit sity y of Scie Scienc nce e and and Tech Techno nolo logy gy (Tai (Taiwa wan n Tech Tech), ), Taiw Taiwan an. . Pada Pada pertengah pertengahan an tahun tahun 2006 menjadi menjadi Research Research Ph.D student student diDepartmentofOceanCivilEngineering,KagoshimaUniversity,Japan.GelarDoctor of Engine Engineeri ering ng diraih diraih dalam dalam waktu waktu 2 tahun tahun 4 bulan bulan. . Progra Program m Post-D Post-Doct octora oral l diikut diikuti i di TaiwanTechdalambidangpemodela TaiwanTechdalambidangpemodelanprobabilitastanahl nprobabilitastanahlongsor. ongsor. Akhir 1998–1999 terlibat dalam Studi Kelayakan Bendungan Banyuripan, Yogyakarta Bendun Bendungan gan Pesang Pesanggra graha han, n, Bogor, Bogor, perenc perencana anaan an Kawasa Kawasan n KIE di Kalim Kalimant antan an Timur, Timur, danstudilahangambutdiKalimantanTengah.Sewaktumahasiswaaktifdiorganisasi mahasiswadanAsistenDosendiJurusanTeknikSipilUnivesitasGadjahMadahingga tahun1998.Padatahun1996-19 tahun1998.Padatahun1996-1997sebagai 97sebagai KetuaKorpsAsisten KetuaKorpsAsisten TeknikSipil(KATS). TeknikSipil(KATS). Sejak Sejak April April 1999 1999 sebaga sebagai i Dosen Dosen di Jurusa Jurusan n Teknik Teknik Sipil Sipil Univer Universit sitas as Muham Muhamma madiy diyah ah Yogyak Yogyakart arta. a. Tahun Tahun 2002–2 2002–2003 003 sebaga sebagai i Resear Research ch Assist Assistant ant di Univer Universit sity y of Malay Malaya a program Intensified Research on Priority Area (IRPA) dalam bidang ground improvementtechniquesonsoftsoils .Padatahunyangsamajugamendapatkanhibah .Padatahunyangsamajugamendapatkanhibah peneli penelitia tian n Vot-F Vot-F tentan tentang g pemanf pemanfaat aatan an limbah limbah untuk untuk perbai perbaikan kan tanah tanah dari dari univer universit sitas as yangsama. Selain Selain mengajar mengajar Mekanika Mekanika Tanah, Tanah, juga menangani menangani pekerjaan pekerjaan-peke -pekerjaan rjaan penyelidi penyelidikan kan tana tanah. h. Hing Hingga ga kini kini akti aktif f mela melaku kuka kan n pene peneli liti tian an dan dan memp mempub ubli lika kasi sika kan n nask naskah ah ilmi ilmiah ah bidang geoteknik pada tingkat nasional dan internasional. Pada tahun 2000 mendap mendapatk atkan an pengha pengharga rgaan an "makal "makalah ah terba terbaik" ik" untuk untuk bidang bidang Teknik Teknik Sipil, Sipil, tahun tahun 2006 2006 mend mendap apat atka kan n peng pengha harg rgaa aan n "Gol "Gold d Meda Medal" l" kate katego gori ri "inve invent ntio ion n and and inno innova vati tion on " dari dari UniversityofMalayadalambidangpenelitianperbaikantanahuntukindustrikonstruksi. BukulainnyayangtelahditulisberjudulJembatan,AnalisisStrukturStatisTakTentu, danGeoteknik–MekanikaTanah. PadaJanuari2000–Agustus2001menjabatsebagaiSekretarisJurusanTeknikSipil, Univ Univer ersi sita tas s Muha Muhamm mmad adiy iyah ah Yogy Yogyak akar arta ta, , dan dan pada pada Janu Januar ari i 2004 2004 – Agus Agustu tus s 2005 2005 menjabatsebagaiKepalaDivisiKendaliMutuAkademikpadauniversitasyangsama. Saat ini sebagai sebagai Sekretari Sekretaris s Senat Universit Universitas as Muhamma Muhammadiyah diyah Yogyakarta Yogyakarta, , dan sejak Mei2009menjabatsebagaiDirekturPusatStudiLingkungandanBencanaUniversitas MuhammadiyahYogyakarta.
UNIVERSITAS MUHAMMADIYAH YOGYAKARTA
