ANALISIS KESTABILAN LERENG BERDASARKAN KARAKTERISTIK BATUAN DAN KONDISI HIDROGEOLOGI DI WILAYAH IUP PT BUKIT ASAM (PERSERO) Tbk UNIT PENAMBANGAN OMBILIN
SKRIPSI
Diajukan Sebagai Salah Salah Satu Syarat untuk Menyelesaikan Program S-1 Teknik Pertambangan
Oleh:
RAHMADTULLAH RAHMADTULLAH NOERMAN BP/NIM. 2012/1206363
Konsentrasi
: Tambang Umum
Program Studi
: S1 Teknik Pertambangan Pertambangan
Jurusan
: Teknik Pertambangan
FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS UNIVERSITAS NEGERI PADANG 2017
BIODATA
I.
Data Diri
Nama Lengkap
: Rahmadtullah Noerman
NIM/ BP
: 1206363/2012
Tempat/Tanggal Lahir
: Padang/ 18 November 1994
Jenis Kelamin
: Laki-laki
Nama Bapak
: Sukirman
Nama Ibu
: Erlis Yanti
Jumlah Bersaudara
: 4 (empat)
No. HP
: 0823 8660 4970
Alamat Tetap
: Jalan Mawar 5 No 1 RT 02 RW 13 Kel. Dadok Tunggul Hitam, Kec. Koto Tangah, Kota Padang, Sumatera Barat
II.
Data Pendidikan
Sekolah Dasar
: SD N 43 Padang
Sekolah Menengah Pertama
: SMP N 07 Padang
Sekolah Menengah Atas
: SMA Pembangunan Laboratorium UNP
Perguruan Tinggi
: Universitas Negeri Padang
III. Proyek Akhir
Tempat Tugas Akhir
: PT Bukit Asam (Persero) Tbk UPO
Tanggal Penelitian
: 01 Oktober 2017- 30 Oktober 2017
Topik Studi Kasus
: Analisis
Kestabilan Lereng Berdasarkan
Karakteristik
Batuan
dan
Kondisi
Hidrogeologi di Wilayah IUP PT Bukit Asam (Persero) Tbk Unit Penambangan Ombilin
Padang, 26 Juli 2017
( Rahmadtullah Noerman ) NIM/BP. 1206363/2012 ii
ABSTRAK Rahmadtullah Noerman, 2017. “ Analisis Kestabilan Lereng Berdasarkan Karakteristik Batuan dan Kondisi Hidrogeologi di Wilayah IUP PT Bukit Asam (Persero) Tbk Unit Penambangan Ombilin”. Ombilin ”. Skripsi. Skripsi. Padang: Program Studi S1 Teknik Pertambangan, Fakultas Teknik Universitas Negeri Padang
PT Bukit Asam (Persero) Tbk Unit Penambangan Ombilin adalah salah satu perusahaan tambang batubara. Pada tahun 2016 perusahaan ini berencana melakukan penutupan tambang disebabkkan disebabkkan oleh faktor ekonomi. Merujuk kepada Pasal 03 PERMEN No. 18 Tahun 2008 tentang tenta ng Reklamasi dan Penutupan Tambang mengatakan bahwa mengatakan bahwa perusahaan yang melakukan penutupan tambang wajib menjaga stabilitas lahan bekas tambang. Dalam hal ini, lereng di wilayah Kandi, Sawahlunto adalah salah satu lahan bekas tambang yang harus dijaga stabilitasnya oleh PT BA (Persero) ( Persero) Tbk UPO. Hasil penelitian menunjukkan lereng yang ditinggalkan PT Bukit Asam (Persero) Tbk UPO di wilayah kandi memiliki arah N 316 °/ 55° dengan tinggi 12 m dan kemiringan 55°. Jenis batuan penyusun lereng adalah Sandstone dengan karakteristik batuan sebagai berikut : bobot isi jenuh (ɤSat ( ɤSat)) 25.61 KN/cm 3, Kuat Tekan Uniaksial (UCS) = 42.06 mPa, cohesi = 4.911 kg/cm 2, sudut geser dalam = 34..95°. Hasil klasifikasi batuan dengan metode Rock Mass Rating/ RMR menunjukkan batuan penyusun lereng tergolong dalam batuan sedang dengan bobot RMR 52. Hasil analisis kinematik menunjukkan adanya potensi terjadinya longsoran bidang/ plannar plannar . Kondisi hidrogeologi yang mempengaruhi kestabilan lereng pada penelitian ini adalah tinggi muka air tanah (MAT). Data muka air tanah didapat dari sumur gali penduduk, mata air, dan rembesan pada permukaan lerenglereng diwilayah IUP PT BA (Persero) Tbk UPO. Sebagai hasil pengolahan muka air tanah, pada lereng didapat tinggi muka air tanah 11.1 m dihitung dari bawah sampai ke bagian atas lereng. Dalam analisis kestabilan lereng dengan metode Slope Mass Rating / SMR menunjukkan lereng dalam keadaan stabil/ good dengan dengan nilai SMR 73. Sedangkan pada analisis kestabilan lereng dengan pengaruh MAT menggunkan software Rocsicience Slide 6.0 dengan metode General limit Equilibrium didapat nilai Faktor Keamanan (FK) lereng sebesar 5,809, ini menunjukkan lereng dalam keadaan stabil dengan standar factor keamanan 1.2. sedangkan analisis kestabilan tanpa MAT di dapat nilai FK sebesar 6.366. Perbedaan nilai FK tersebut menunjukkan adanya pengaruh MAT dalam analisis stabilitas lereng. Hal ini juga j uga menginformasikan perlunya perlunya pemantauan MAT dalam menjaga stabilitas lereng. lere ng, muka air tanah, PERMEN Kata kunci: karakteristik batuan, kestabilan lereng,
KATA PENGANTAR
Puji syukur kehadirat Tuhan Yang Maha Esa, karena atas berkat rahmat dan hidayah-Nya penulis dapat menyelesaikan Skripsi dengan topik bahasan “Analisis Kestabilan Lereng Berdasarkan Karakteristik Batuan dan Kondisi Hidrogeologi di wilayah IUP PT Bukit Asam (Persero) Tbk Unit Penambangan Ombilin " ini sebagai salah satu syarat dalam menyelesaikan program S-1 Teknik Pertambangan di Fakultas Teknik Universitas Negeri Padang. Penulis mengucapkan terima kasih kepada pihak-pihak yang telah membantu dalam penyelesaian Tugas Akhir ini, terutama kepada: 1. Teristimewa kedua orang tua, kakak, adik dan seluruh sanak dan keluargaku, yang telah menjadi inspirator dan motivator bagi penulis dalam hidup ini. 2. Bapak Drs. Raimon Kopa, M.T selaku Ketua Jurusan Teknik Pertambangan FT UNP. 3. Bapak Drs. Rusli HAR, M.T dan Bapak Heri Prabowo, S.T, M.T selaku dosen pembimbing, yang telah sangat baik dalam membimbing dan memberikan pengarahannya dalam proses penulisan skripsi ini. 4. Bapak Drs. Raimon Kopa, M.T, Bapak Drs. Syamsul Bahri, M.T dan Ibu Yoszi Mingsi Anaperta, S.T, M.T, selaku dosen penguji. Terima kasih atas kritik, masukan, dan sarannya selama penulisan tugas akhir ini. 5. Ibu Fadillah, S.Pd, M.Si selaku Dosen Pembimbing Akademis.
iv
6. Segenap pengurus Pusat Studi Lingkungan Hidup (PSLH) Unand, terima kasih atas bantuan dan dukungannya. 7. Segenap karyawan PT Bukit Asam (Persero) Tbk Unit Penambangan Ombilin yang tidak dapat penulis sebutkan satu persatu, terima kasih atas seluruh bantuan dan kerjasama yang diberikan. 8. Seluruh dosen, staff dan rekan- rekan mahasiswa Teknik Pertambangan FT UNP, terima kasih atas bantuan, kerjasama dan motivasinya. 9. Rekan- rekan LDK UKK UNP, MPM UNP, HIPMI PT UNP, terima kasih atas dukungan, semangat dan kebersamaannya selama penulis di kampus. 10. Dan semua pihak yang terlibat dalam menyelesaikan Tugas Akhir ini yang namanya tidak dapat disebutkan satu-persatu. Penulis dengan segala keterbatasannya menyadari bahwa masih banyak kekurangan dalam penulisan Skripsi ini. Oleh karena itu, penulis menerima segala kritik dan saran yang sifatnya membangun dalam rangka penyempurnaan. Akhir kata, semoga Skripsi ini dapat bermanfaat dan dapat digunakan sebaik baiknya. Padang, 26 Juli 2017
Rahmadtullah Noerman NIM/ BP. 1206363/ 2012
v
DAFTAR ISI
Halaman BIODATA .............................................................................................................. ii ABSTRAK ............................................................................................................ iii KATA PENGANTAR .......................................................................................... iv DAFTAR ISI ........................................................................................................... i DAFTAR GAMBAR ............................................................................................ iii DAFTAR TABEL.................................................................................................. v BAB I PENDAHULUAN...................................................................................... 1
A.
Latar Belakang .......................................................................................... 1
B.
Identifikasi Masalah .................................................................................. 4
C.
Batasan Masalah ....................................................................................... 4
D.
Rumusan Masalah ..................................................................................... 5
E.
Tujuan Penelitian ...................................................................................... 5
F.
Manfaat Penelitian .................................................................................... 6
G.
Lokasi dan Kesampaian Daerah Penelitian............................................... 6
BAB II LANDASAN TEORI ............................................................................... 9
A.
Keadaan Umum Daerah Penelitian ........................................................... 9
B.
Sifat Fisik dan Mekanik Batuan .............................................................. 23
C.
Karakteristik Massa Batuan .................................................................... 26
D.
Hidrogeologi ........................................................................................... 28
E.
Kestabilan Lereng ................................................................................... 32
BAB III METODOLOGI PENELITIAN ......................................................... 46
A.
Jenis Penelitian........................................................................................ 46
B.
Jenis Data ................................................................................................ 46
C.
Teknik Pengumpulan Data ...................................................................... 46
D.
Teknik Analisis Data............................................................................... 57
E.
Bagan Alir Penelitian .............................................................................. 60
BAB IV PEMBAHASAN.................................................................................... 61
A.
Kondisi Hidrogeologi.............................................................................. 61
B.
Karakteristik Batuan ............................................................................... 78
i
C.
Analisis Kestabilan Lereng ..................................................................... 81
BAB V KESIMPULAN DAN SARAN .............................................................. 92
A.
Kesimpulan ............................................................................................. 92
B.
Saran ....................................................................................................... 93
DAFTAR PUSTAKA .......................................................................................... 94
ii
DAFTAR GAMBAR
Halaman Gambar 1. Peta Lokasi dan Kesampaian Daerah PT Bukit Asam (Persero) Tbk Unit Penambangan Ombilin................................................................. 7 Gambar 2. Peta Lokasi Penelitian ......................................................................... 8 Gambar 3. Peta Topografi PT BA (Persero) Tbk UPO ....................................... 10 Gambar 4. Peta Geologi PT BA (Persero) Tbk UPO .......................................... 12 Gambar 5. Stratigrafi IUP PT BA (Persero) Tbk UPO ....................................... 14 Gambar 6. Formasi Sawahlunto .......................................................................... 15 Gambar 7. Peta Morfologi Kota Sawahlunto ...................................................... 19 Gambar 8. Peta Penggunaan Lahan Kota Sawahlunto ....................................... 20 Gambar 9. Peta Hidrogeologi Daerah Sawahlunto dan sekitarnya.................... 22 Gambar 10. Siklus Hidrologi ............................................................................... 28 Gambar 11. Jenis-jenis Akuifer ........................................................................... 30 Gambar 12. Hubungan antara kuat geser dan tegangan geser (Romana, 1993) 33 Gambar 13. Jenis Longsoran (Hoek and Bray, 1981) ......................................... 36 Gambar 14. Metode Kesetimbangan Batas untuk Bidang Runtuh Planar .......... 41 Gambar 15. Metode Kesetimbangan Batas untuk Bidang Runtuh Baji ............... 41 Gambar 16. Analisis Longsoran Rotasional dengan Metode Massa................... 42 Gambar 17. Model Lereng dengan Bidang Runtuh Berbentuk ........................... 43 Gambar 18. Model Lereng dengan Bidang Runtuh Berupa Gabungan Busur Lingkaran dengan Segmen Garis Lurus ............................................................... 43 Gambar 19. Model Lereng dengan Bidang Runtuh Berupa Gabungan dari Beberapa Segmen Garis Lurus (Multi Linear) ..................................................... 44 Gambar 24. Pengambilan Sampel Batuan ........................................................... 48 Gambar 25 . Pengukuran jarak antar kekar pada scanline .................................. 49 Gambar 26. Pengukuran Sudut Lereng ............................................................... 50 Gambar 27. Ilustrasi pengukuran tinggi lereng .................................................. 51 Gambar 28. Preparasi Sampel Batuan ................................................................ 51 Gambar 29. Uji Sifat Fisik Batuan ...................................................................... 53
iii
Gambar 30. Uji Kuat Tekan Uniaksial ................................................................ 54 Gambar 31. Ilustrasi Spesimen Uji Kuat Geser Langsung .................................. 55 Gambar 32. Uji Kuat Geser Langsung ................................................................ 56 Gambar 33. Analisis jenis longsoran berdasarkan hasil streografis .................. 58 Gambar 34. Bagan Alir Penelitian ...................................................................... 60 Gambar 35. Peta Hidrogeologi Daerah Sawahlunto dan Sekitarnya ................. 64 Gambar 36. Ilustrasi Keterdapatan Mata Air Pada Zona R (Rusli HAR, 2016) . 70 Gambar 37. Ilustrasi Keterdapatan Mata Air Pada Daerah Penelitian (Rusli HAR, 2016) ................................................................................................ 71 Gambar 38. Ilustrasi Keterdapatan Mata Air Debris (Debris Springs) Pada daerah Penelitian (Rusli HAR, 2016) .......................................................... 72 Gambar 39. Grafik Kedalaman Muka Air Tanah di Wilayah IUP PT BA UPO . 74 Gambar 40. Peta Arah Aliran Muka Air Tanah di Wilayah IUP PT BA (Persero) Tbk UPO dan sekitarnya .................................................................. 75 Gambar 41. Grafik garis selubung kekuatan batuan ........................................... 80 Gambar 42. Pengukuran diskontinuitas lereng (scanline sampling) .................. 86 Gambar 43. Analiis kinematik lereng penelitian ................................................. 86 Gambar 44. Analisis Kestabilan Lereng Kandi ................................................... 89
iv
DAFTAR TABEL
Halaman Tabel 1. Ikhtisar Sisa Sumberdaya Batubara IUP OP PTBA (Persero), Tbk. Unit Pertambangan Ombilin ........................................................................... 17 Tabel 2. Rock Mass Rating Calssification (Bieniawski, 1989) ............................ 27 Tabel 3. Faktor Koreksi untuk F1, F2, F3, dan F4 klasifikasi SMR .................... 39 Tabel 4. Deskripsi untuk setiap kelas SMR (Romana, 1985) ............................... 39 Tabel 8. Data pengukuran Muka Air Tanah di wilayah IUP PT BA (Persero) Tbk UPO dan sekitarnya ................................................................................ 73 Tabel 9. Data uji sifat fisik batuan ....................................................................... 78 Tabel 10. Uji Kuat Tekan Uniaksial ..................................................................... 79 Tabel 11. Hasil uji kuat geser langsung ............................................................... 80 Tabel 12. Data Geometri Lereng .......................................................................... 81 Tabel 13. Pengukuran Data Diskontinuitas ......................................................... 82 Tabel 14. Penentuan nilai RMR Pada Lereng ..................................................... 85 Tabel 15. Faktor koreksi penentuan nilai SMR (Romana,1985) .......................... 87 Tabel 16. Pembobotan nilai SMR Lereng Kandi bekas tambang ........................ 88 Tabel 17. Parameter Geomekanik Analisis Kestabilan Lereng ........................... 89
v
BAB I PENDAHULUAN A. Latar Belakang
PT Bukit Asam (Persero) Tbk Unit Penambangan Ombilin (UPO) merupakan salah satu unit kerja dari PT Bukit Asam (Persero) Tbk yang berlokasi di Kota Sawahlunto Sumatera Barat yang bergerak dalam bidang pertambangan batubara. PT Bukit Asam (Persero) Tbk Unit Penambangan Ombilin memiliki Izin Usaha Pertambangan (IUP) Operasi Produksi dengan luas + 2935 Ha, IUP tersebut terbagi menjadi tiga daerah antara lain: Ombilin I, Ombilin II dan Ombilin III. Lokasi tambang bawah tanah Ombilin I sudah dioperasikan sejak 1984 dan diperkirakan akan berakhir pada tahun 2019. Adapun lokasi tambang bawah tanah Ombilin II masih dalam tahap untuk dilakukan penjajakan kontrak penambangan dengan investor asing. Saat ini kondisinya masih belum ditambang. Lokasi Ombilin III dibuka pada tahun 1998, dikarenakan keterbatasan tenaga kerja yang ada pada Unit Penambangan Ombilin, maka kegiatan operasional penambangan di lokasi Ombilin III untuk sementara diberhentikan. Pada tahun 2009, dilakukan penutupan/pengedaman mulut lubang pada lokasi lubang slope 1 dan lubang slope 2 Sigalut (Ombilin III) ( Laporan Rencana Pasca Tambang PT BA (Persero) Tbk UPO, 2016) . Dalam perjalanan PT Bukit Asam (Persero) Tbk UPO, terjadi fluktuasi dalam keuangan perusahaan. Laporan akhir tahun PT BA (Persero) Tbk UPO tahun 2016 menyatakan bahwa perusahaan mengalami kerugian sebesar + 27
1
2
Milyar Rupiah/tahun 2015 (57% dari Rencana Kerja dan Anggaran Perusahaan/ RKAP tahun 2015 sebesar 47 Milyar/tahun 2015), indikasi penyebab kerugian ini diakibatkan oleh kendala teknis dalam melakukan penambangan, serta harga jual batubara yang beberapa tahun ini mengalami penurunan, membuat cadangan yang tertinggal di wilayah IUP tidak ekonomis lagi untuk dilakukan penambangan, dengan kata lain biaya operasional penambangan yang dikeluarkan lebih besar dari pada keuntungan nilai jual batubara. Oleh karena itu, perusahan mengambil keputusan untuk mengakhiri kegiatan pertambangan dan melakukan kegiatan penutupan tambang. Merujuk kepada Pasal 2 Permen No. 18 Tahun 2008 tentang Reklamasi dan Penutupan Tambang mengatakan bahwa dalam melakukan penutupan tambang perusahaan wajib memenuhi prinsip-prinsip lingkungan hidup, keselamatan dan kesehatan kerja, serta konservasi bahan galian. Pada Pasal 3 Permen No. 18 Tahun 2008 mengatakan prinsip-prinsip lingkungan hidup sebagaimana yang dimaksud meliputi: kualitas air permukaan, air tanah, air laut dan tanah seta udara harus sesuai dengan baku mutu lingkungan, menjaga stabilitas dan keamanan timbunan batuan penutup, kolam tailing, lahan bekas tambang serta struktur buatan lainnya, keanekaragaman hayati, pemanfaatan lahan bekas tambang sesuai dengan peruntukannya, dan menjamin aspek sosial, budaya, dan ekonomi. Aktivitas penambangan batubara dengan metode tambang terbuka yang dilakukan PT Bukit Asam (Persero) Tbk UPO di wilayah IUP nya, khususnya diwilayah Kandi, Sawahlunto (Omblin I) menyebabkan terbentuknya lereng-
3
lereng sebagai akibat adanya pemotongan bukit untuk mencapai lapisan batubara. Saat sekarang ini lereng-lereng tersebut sudah menjadi lahan bekas tambang karena perusahaan tidak melakukan aktivitas penambangan di wilayah tersebut. Adanya lereng-lereng sebagai lahan bekas tambang yang telah terbentuk menjadi tanggung jawab perusahaan untuk menjaga kestabilannya sehingga aman jika digunakan untuk peruntukan selanjutnya. Selain itu, disekitar lahan bekas tambang PT BA (Persero) tbk UPO terdapat aktivitas perusahaan lain, ini menjadi alasan kuat agar lahan bekas tambang tersebut harus dijaga kestabilannya untuk menimalisir terjadinya hal yang tidak diinginkan. Dari pengamatan di lapangan, ada indikasi yang dapat menyebabkan terjadinya longsor pada lereng yang ditinggalkan. Indikasi ter sebut dibuktikan dengan adanya air tanah yang merembes ke permukaan lereng serta terlihatnya pergerakan pohon yang tumbuh dibagian atas lereng. Indikasi tersebut merupakan hal yan berpengaruh terhadap kestabilan lereng. Selain itu, banyak faktor lain yang mempengaruhi kestabilan lereng diantaranya faktor geometri lereng, bobot isi, kohesi, sudut geser dalam, keberadaan air pada permukaan lereng, kondisi bidang lemah . Berdasarkan hal di atas, maka permasalahan tersebut akan dibahas lebih lanjut pada penelitian ini dengan judul Analisis Kestabilan Lereng Berdasarkan Karakteristik Batuan dan Kondisi Hidrogeologi di Wilayah IUP PT Bukit Asam (Persero) Tbk Unit Penambangan Ombilin.
4
B. Identifikasi Masalah
Dari latar belakang di atas dapat di identifikasi beberapa masalah yang mendasari penelitian ini: 1. Keberadaan air tanah di lahan berkas tambang PT BA (Persero) Tbk UPO merupakan salah satu parameter penting yang akan mempengaruhi kestablian lereng. Oleh karena itu perlu adanya kajian mengenai kondisi hidrogeologi di wilayah IUP PT BA (Persero) Tbk UPO. 2. Batuan sebagai penyusun lereng yang ditinggalkan perlu dianalisis karakteristiknya sebagai bahan masukan ( propertis material) dalam melakukan analisis kestabilan lereng. 3. Lereng yang telah terbentuk oleh aktivitas penambangan PT BA (Persero) Tbk UPO perlu dianalisis kestabilannya agar aman jika digunakan untuk peruntukan selanjutnya. C. Batasan Masalah
Karena luasnya cakupan penelitian, maka pembahasan dalam penelitian ini dibatasi sebagai berikut : 1. Aspek hidrogeologi yang dikaji terkait penelitian ini dibatasi mengenai pengaruh muka air tanah terhadap kestabilan lereng. Data muka air tanah didapat dari pemantauan sumur gali penduduk, air rembesan pada muka lereng dan mata air tanah di sekitar wilayah IUP PT BA (Persero) Tbk UPO. 2. Penelitian ini hanya dilakukan pada lereng bekas tambang terbuka PT BA (Persero) Tbk UPO di wilayah Tanah Hitam, Sawahlunto dengan titik koordinat 00˚ 37' 15.5 LS / 100˚ 45' 18" BT (Wilayah Ombilin I) . Pada
5
lokasi ini terdapat aktivitas penambangan yang dilakukan oleh perusahaan lain sehingga lokasi ini sangat penting untuk di analisis kestabilan lerengya. D. Rumusan Masalah
Rumusan masalah dalam penelitian ini adalah : 1. Bagaimana kondisi hidrogeologi di wilayah IUP PT BA UPO dan sekitarnya ? 2. Berapa besar nilai sudut geser dalam, kohesi, bobot isi kering dan bobot isi jenuh batuan sebagai parameter karakteristik batuan
yang akan
mempengaruhi kestabilan lereng di wilayah Kandi, Sawahlunto (Wilayah Ombilin I) ? 3. Berapa nilai Faktor Keamanan (FK) lereng bekas tambang di wilayah Kandi, Sawahlunto ditinjau dari pengaruh muka air tanah, kohesi, sudut geser dalam, bobot isi kering dan bobot isi jenuh ? E. Tujuan Penelitian
Adapun tujuan dalam penelitian ini adalah : 1. Menggambarkan kondisi hidrogeologi di kawasan IUP PT BA UPO dan sekitarnya 2. Menghitung nilai sudut geser dalam, kohesi, bobot isi kering dan bobot isi jenuh
batuan
sebagai
parameter
karakteristik
batuan
yang akan
mempengaruhi kestabilan lereng di wilayah Kandi, Sawahlunto (Wilayah Ombilin I) . 3. Menentukan nilai Faktor Keamanan (FK) lereng bekas tambang diwilayah Kandi, Sawahlunto ditinjau berdasarkan pengaruh muka air tanah, kohesi, sudut geser dalam, dan bobot isi jenuh batuan .
6
F. Manfaat Penelitian
Manfaat dari penelitian ini adalah : 1. Sebagai masukan bagi PT Bukit Asam (Persero) Tbk Unit Penambangan Ombilin dalam mengambil keputusan terkait kegiatan pasca tambang. 2. Sebagai sarana dalam menambah pengetahuan dan pengalaman bagi penulis dalam mengkaji analisis kestabilan lereng . 3. Sebagai referensi bagi penelitian sejenis. G. Lokasi dan Kesampaian Daerah Penelitian 1. Lokasi Penelitian
Secara geografis, PT. BA (Persero) Tbk UPO terletak di antara 100° 44' BT - 100° 50' dan 0° 35' LS - 0° 43' LS dengan luas wilayah 2.935 Ha(Dokumen PT BA (Persero) Tbk UPO). Penelitian ini dilakukan pada lereng bekas tambang terbuka PT BA (Persero) Tbk UPO di Tanah Hitam, Sawahlunto dengan titik koordinat 00˚ 37' 15.5 LS / 100˚ 45' 18" BT . Secara administrasi, IUP PT BA (Persero) Tbk UPO memiliki batas sebagai berikut : sebelah Utara berbatasan dengan Kabupaten Tanah Datar, sebelah Selatan dan Barat berbatasan dengan Kabupaten Solok, dan sebelah Timur berbatasan dengan Kabupaten Sawahlunto/Sijunjung. Peta lokasi penelitian dapat dilihat pada Gambar 01 dan Gambar 02. 2. Kesampaian Daerah Penelitian
Untuk menuju ke lokasi penelitian dapat ditempuh dengan melakukan perjalanan darat dari Kota Padang – Kota Solok – Kota Sawahlunto yang berjarak + 150 KM, jika ditempuh dengan sepeda motor menghabiskan waktu + 3 jam. Peta kesampaian daerah penelitian dapat dilihat pada Gambar 01.
7
Gambar 1. Peta Lokasi dan Kesampaian Daerah PT Bukit Asam (Persero) Tbk Unit Penambangan Ombilin
8
Gambar 2. Peta Lokasi Penelitian
Sumber: Dokumen PT Bukit Asam (Persero) Tbk Unit Penambangan Ombilin, 2016
9
BAB II LANDASAN TEORI
A. Keadaan Umum Daerah Penelitian 1. Keadaan Topografi
Berdasarkan Badan Informasi Geospasial (BIG) pada Peta Indeks Sumatera Lembar Solok (0815-14), Keadaan topografi daerah Sawahlunto terdiri dari perbukitan dengan ketinggian antara 200-600 meter di atas permukaan laut. Daerah tersebut dilalui oleh Sungai Ombilin yang mengalir dari timur laut menuju tenggara dan membentuk dua buah anak sungai yaitu Sungai Lunto dan Sungai Pamuatan. Pola aliran sungai yang terli hat adalah dendritic, parallel serta beberapa tempat bersifat rectangular (bersudut). Keadaan topografi wilayah IUP PT BA (Persero) Tbk UPO dapat dilihat pada Gambar 3.
10
Gambar 3. Peta Topografi PT BA (Persero) Tbk UPO
Sumber : Dokumen PT BA (Persero) Tbk UPO,2016
11
2. K eadaan Geologi
a. Geologi Regional Geologi daerah penelitian termasuk dalam Peta Geologi Lembar Solok, Sumatera Barat. Daerah penelitian termasuk dalam Cekungan Ombilin. Berdasarkan Peta Geologi Lembar Solok (P.H Silitonga dan Kastowo , 1995), Geologi daerah ombilin berhubungan dengan zona penunjaman lempeng di daerah busur kepulauan. Penunjaman lempeng terjadi di sebelah barat pulau Sumatera yaitu lempeng Samudera Hindia yang masuk ke bawah lempeng Eurasia. Akibat dari aktivitas tektonik ini menyebabkan gaya komprehensif sehingga terjadi perlipatan, patahan, intrusi, dan terbentuknya cekungan ombilin yang merupakan cekungan Inter Mountain. Secara litologi hampir batuan pengisi cekungan ombilin terdiri dari Batu Gamping, Batu Granit, Konglomerat, Batu LempungPasir, Batu Lempung-Lanau, Batu Pasir dan Tufa Batu Apung. Peta geologi di wilayah IUP PT BA UPO dapat dilihat pada Gambar 04
12
Gambar 4. Peta Geologi PT BA (Persero) Tbk UPO
13
b. Struktur Geologi Keseluruhan geometri Cekungan Ombilin memanjang dengan arah umum barat laut-tenggara, dibatasi oleh sesar baratlaut-tenggara Sitangkai di utara dan Sesar Silungkang di selatan yang keduanya kurang lebih paralel terhadap Sistem Sesar Sumatra. Secara umum, Cekungan Ombilin dibentuk oleh dua terban berumur Paleogen dan Neogen, dibatasi oleh sesar Tanjungampalu berarah utara-selatan. Pada arah barat laut terdapat subcekungan Payakumbuh yang terpisah dari Cekungan Ombilin dengan batas jalur vulkanik berarah Utara- Selatan. Subcekungan Payakumbuh diinterprestasikan sebagai bagian terban berumur Paleogen dari Cekungan Ombilin (Situmorang dkk, 1991). c. Stratigrafi Regional Secara stratigrafi, menurut Koesoemadinata dan Matasak (1981), cekungan Ombilin memiliki batuan dengan umur Pra-Tersier (Perm dan Trias) hingga batuan berumur Kuarter. Peta stratigrafi di wilayah IUP PT BA(Persero) Tbk UPO dapat dilihat pada Gambar 5.
14
Gambar 5. Stratigrafi IUP PT BA (Persero) Tbk UPO
Sumber: PT Bukit Asam (Persero) Tbk Unit Penambangan Ombilin Penjelasan mengenai statigrafi (susunan formasi batuan) yang mengisi cekungan ombilin dari tua ke muda adalah sebagai berikut: 1) Formasi Brani (Paleosen), disusun oleh perlapisan batuan sedimen kipas aluvial dan konglomerat, formasi ini bersilang jari dengan formasi sangkarewang. 2) Formasi Sangkarewang ( Paleosen), disusun oleh batuan sedimen paralis yang terdiri atas perlapisan batuan lempung napalan coklathitam berselingan dengan batu pasir dan batu lempung yang mengandung fosil ikan air tawar.
15
3) Formasi Sawahlunto (E osen), terletak selaras dengan formasi sangkarewang, batu lempung karbonan dan beberapa sisipan konglmerat. Pada bagian atas formasi ini terdapat tiga sisipan batubara (seam A, B, dan C). Lapisan batubara PT BA UPO terletak pada formasi sawahlunto. Formasi sawahlunto dapat dilihat pada Gambar 06.
Sumber : PT BA-UPO Gambar 6. Formasi Sawahlunto
16
4) Formasi Sawah Tambang ( Oligosen), disusun oleh batu pasir berstruktur silang siur dan kadang disisipi konglomerat, menghimpit secara selaras diatas dan sebagian diduga mencemari formasi sawahlunto. Pada bagian atas formasi ini memiliki anggota sawah rasau yang disusun oleh endapan sungai teranyam dan kadang mengandung pula sisipan tipis endapan batubara. 5) Formasi Ombilin (Miosen Bawah), posisinya tidak selaras diatas formasi sawah tambang, disusun oleh batuan napal lempung yang mengandung globigerina. 3. Sumber daya Batubara
Berdasarkan data yang dikeluarkan oleh PT Bukit Asam, Sumberdaya batubara PT Bukit Asam (Persero) Tbk Unit Penambangan Ombilin terdapat pada formasi Sawahlunto. Cadangan batubara yang telah ditambang (cadangan terambil) secara kumulatif
berjumlah
23.055.483
ton,
yang
terdiri
dari
Ombilin
I
(Sawahluhung): 275.760ton, Ombilin II (Waringin-Sugar): 15.258.240ton dan Ombilin III (Sigalut): 7.521.483ton. Untuk ikhtisar sisa cadangan masingmasing daerah dapat dilihat pada Tabel 1.
17
Tabel 1. Ikhtisar Sisa Sumberdaya Batubara IUP OP PTBA (Persero), Tbk. Unit Pertambangan Ombilin Reserve Base
No 1
Daerah
Terukur (Ton) Ombilin I (Sawahluwung)
-
Seam A Seam C
Sub Total 1 2
Jumlah (Ton)
462.000 1.800.000
-
462.000 1.800.000
61.200 214.560
2.262.000
-
2.262.000
275.760 2.518.560
Ombilin II (Waringin-Sugar)
-
Seam A
18.587.000
3.315.000
21.902.000
-
Seam C
37.563.000
2.011.000
39.574.000 12.739.680
56.150.000
5.326.000
61.476.000 15.258.240
Sub Total 2 3
Terunjuk (Ton)
Cadangan Terambil (Ton)
Ombilin III (Sigalut)
-
Seam A
16.393.975
6.315.270
22.709.245
7.521.483
-
Seam C
10.930.400
4.619.225
15.549.625
0
27.324.375
10.934.495
38.258.870
7.521.483
Sub Total 3
Total 85.736.375 16.260.495 101.996.870 23.055.483 Catatan : - Produksi PT BA (Persero) Tbk UPO untuk thn 2010-2015 hanya berasal dari Ombilin 1 (Seam C Sawahluwung) Sumber : Dokumen RPT PT BA (Persero) Tbk UPO 2016 4. Geomorfologi
Morfologi atau bentang alam Kota Sawahlunto dan sekitarnya dapat dikelompokkan menjadi perbukitan terjal, perbukitan landai, dan dataran. Perbukitan terjalnya berupa bukit membulat dengan lereng bukit c uram hingga terjal. Wilayah ini berada pada wilayah yang terletak pada rangkaian bukit barisan. Kemiringan lereng terjal menjadi kendala sekaligus f aktor pembatas bagi perkembangan wilayah ini, Sedangkan dataran yang memungkinkan berkembangnya permukiman perkotaan hanya dijumpai di Talawi dan sebagian di pusat kota sawahlunto (Pemerintah Daerah Kota Sawahlunto dan Lembaga Pengabdian pada Masyarakat, ITB). Kota Sawahlunto dilalui oleh lima sungai, yaitu:
18
a. Batang Ombilin, yang mengalir dari Desa Talawi di utara ke Desa Rantih, Kecamatan Talawi, di selatan b. Batang Malakutan, yang mengalir dari hulunya di Desa Siberambang, Kecamatan Sepuluh Koto, Kabupaten Solok di barat, melewati beberapa Desa Kolok Mudiak dan Desa Kolok Tuo di Kecamatan Barangin, ke arah timur dan bertemu dengan Sungai Ombilin c. Batang Lunto, berhulu di Desa Lumandai di Kecamatan Barangin di barat, mengalir ke arah timur dan membelah Kota Sawahlunto, Kecamatan Lembah Segar dan bermuara di Batang Ombilin d. Batang Sumpahan, berhulu di Kelurahan Sapan, Kecamatan Barangin, kemudian bertemu dengan Batang Lunto dan bermuara di Batang Ombilin e. Batang Lasi, berhulu di Sepuluh Koto Sungai Lasi, Kabupaten Solok, yang mengalir menyusuri sepanjang jalan dari Solok ke Sijunjung, Kecamatan Silungkang, dan keluar di perbatasan Kota Sawahlunto, Sijunjung. Seluruh sungai yang melalui Kota Sawahlunto berhulu di Sungai Indragiri di Provinsi Riau. Penggunaan lahan Kota Sawahlunto terdiri dari : kebun campuran seluas 35,8% dari seluruh luas wilayah Kota Sawahlunto. Penggunaan lahan lainnya untuk hutan dan semak/alang-alang (32,5%). Permukiman menempati wilayah seluas 3.063 ha (11,2% dari luas wilayah) dan 0.2 % luas wilayah kota untuk pariwisata, yaitu taman rekreasi/olahraga (Buku Putih Sanitasi Kota Sawahlunto). Peta morfologi dan tata guna lahan kota sawahlunto dapat dilihat pada Gambar 07 dan Gambar 08.
19
Gambar 7. Peta Morfologi Kota Sawahlunto
20
Gambar 8. Peta Penggunaan Lahan Kota Sawahlunto
21
5. Kondisi Hidrogeologi Regional
Berdasarkan Peta Hidrogeologi Purwanto S. dan Sallahudin Arief kondisi hidrogeologi daerah penelitian termasuk kedalam akuifer dengan produkfitas kecil dan air tanah langka. Akuifer ini terdapat pada zona pelapukan; air tanah dangkal dalam jumlah terbatas masih dapat diperoleh. Komposisi litologi batuan dan kelulusannya terdiri dari : 1. Tufa asam berbatuapung,batupasir, batupasir tufaan dan batupasir kuarsa. Sebagian
mengandung
sisipan
lignit,
arkose,
serpih
lempungan,
konglomerat kuarsa dan lapisan batubara. Kelulusan rendah, setempat kelulusan sedang pada zonal pelapukan 2. Lapisan terlipat 3. Serpih, batu lempung, batugamping napalan, napal, serpih napalan, napal lempungan dan batu sabak. Sebagian mengandung sisipan lignit, batupasir, tufa andesit, konglomerat, batupasir tufaan, rijang, radiolarit, kuarsit dan 4. batulanau. Kelulusan rendah, setempat kelulusan sedang pada zona pelapukan Untuk Peta hidrogeologi dapat dilihat pada Gambar 9 di bawah ini
22
Gambar 9. Peta Hidrogeologi Daerah Sawahlunto dan sekitarnya
23
6. Iklim dan Curah Hujan
Data yang dikeluarkan oleh Badan Meteorologi, Klimatologi dan Geofisika tahun 2015, Seperti daerah lainnya di Provinsi Sumatera Barat, Kota Sawahlunto beriklim tropis. Suhu minimum 22 °C dan maksimum 33°C. Terdapat dua musim sepanjang tahun, yaitu musim hujan pada bulan November sampai Juni, dan musim kemarau pada bulan Juli sampai bulan Oktober. Intensitas curah hujan di sekitaran kota Sawahlunto sebesar lebih kurang 1530 mm/tahun 2015. Angka curah hujan bulanan terendah 12 mm yaitu pada bulan Juli, sedangkan angka curah hujan tertinggi terjadi pada bulan Maret sebesar 258 mm. B. Sifat Fisik dan Mekanik Batuan
Batuan memiliki sifat fisik dan mekanik batuan yang dijelaskan sebagai berikut : 1. Sifat fisik yang terdapat dalam batuan yaitu : a. Komposisi mineral Komposisi mineral merupakan sifat fisik batuan yang sangat mempengaruhi kekuatan (strength) batuan tersebut. Mineral-mineral umum pembentuk batuan yaitu : kwarsa, feldspar, mika, hornblenda, augit, olivin, kalsit, kaolin, dan dolomit. b. Struktur batuan Menurut Krynine dan Judd (1957), struktur batuan yang ada merupakan kenampakan struktur maskrokopis yang menjadi ciri utama dari batmisalnya struktur perlapisan, struktur perlipatan,
24
struktur kekar, dan struktur patahan. semua ini dapat menyebabkan batuan menjadi tidak isotrop. c. Tekstur batuan Tekstur batuan adalah kenampakan susunan butir-butir mineral pada batuan baik secara makroskopis maupun miksroskopis. Tekstur batuan dibagi menjadi “coarsed textured”, yaitu apabila batuan terusun dari kristal-kristal kasar yang dapat dilihat dengan mata biasa dan “fine textured” yaitu apabila batuan tersusun dari kristal-kristal halus yang hanya dapat dilihat dengan bantuan alat pembesar. d. Berat jenis (spesific gravity) Berat jenis material merupakan perbandingan anara bobot isi material tersebut dengan bobot isi air. Atau dengan kata lain merupakan nilai yang menyatakan berapa kali suatu material lebih berat atau lebih ringan daripada volume sama. 1) Berat jenis sebenarnya (true spesific gravity), Merupakan berat jenis yang sebenarnya dari butiran batuan,
yaitu merupakan
perbandingan bobot isi butir batuan dengan bobot isi air. 2) Berat jenis semu (apparent spesific gravity), Merupakan perbandingan antara berat kering batuan dengan berat air dimana volume air sama dengan volume batuan.
25
e. Bobot isi Bobot isi batuan yang terletak diatas permukaan air tanah dinyatakan sebagai perbandingan antara berat total batuan dengan volume total batuan. 1) Bobot isi asli (natural density), Bobot isi asli merupakan perbandingan antara massa batuan asli dengan volume total batuan termasuk rongga. 2) Bobot isi kering (dry density), Bobot isi kering merupakan perbandingan antara massa batuan kering dengan volume total batuan. 3) Bobot isi jenuh (saturated density), Bobot isi jenuh merupakan perbandingan antara massa batuan jenuh dengan volume total batuan. f. Porositas Porositas batuan merupakan perbandingan antara volume rongga dalam batuan dengan volume total batuan dan dinyatakan dalam persen (%). g. Kadar air 1) Kadar air asli (natural water content), Kadar air asli merupakan perbandingan antara berat air dalam batuan asli dengan berat butiran dan dinyatakan dengan persen (%).
26
2) Kadar air jenuh (saturated water content), Kadar air jenuh merupakan perbandingan antara berat air dalam batuan jenuh dengan berat butiran dan dinyatakan dalam persen (%). h. Derajat kejenuhan (degree of saturation), Derajat kejenuhan merupakan perbandingan antara kadar air asli dengan kadar air jenuh dan dinyatakan dalam persen (%). i.
Void ratio Void ratio merupakan perbandingan antara volome rongga dalam batuan dengan volume butiran batuan.
2. Sifat mekanik batuan antara lain kuat tekan, modulus elastisitas, nisbah Poisson, kuat tarik, kuat geser, kohesi, dan sudut geser dalam. C. Karakteristik Massa Batuan
Massa batuan (rock mass) merupakan tubuh batuan yang dipisahkan oleh diskontinuitas. Massa batuan terdiri dari material geologi seperti tekstur, komposisi
mineral
dan
kondisi
diskontinuitas.
Massa
batuan
dapat
diklasifikasikan berdasarkan parameter-parameter tertentu untuk menilai propoerti keteknikannya. Klasifikasi massa batuan dapat dilakukan dengan beberapa metode, salah satunya adalah metode RMR (Rock Mass Rating). RMR merupakan metode pengklasifikasian massa batuan berdasarkan parameter
kekuatan batuan, nilai
RQD, spasi
diskontinuitas,
kondisi
diskontinuitas, dan air tanah. Hasil dari pembobotan kelima parameter pada metode RMR digunakan untuk menentukan klasifikasi massa batuan ( Tabel 2)
27
Tabel 2. Rock Mass Rating Calssification (Bieniawski, 1989)
28
Penentuan nilai RQD dapat dilakukan dengan dua cara : 1. Pengamatan batuan melalui inti bor dilakukan dengan perhitungan :
2. Jika tidak terdapat inti bor, nilai RQD bisa ditentukan dari pengamatan diskontinuitas pada singkapan lereng dengan perhitungan : D. Hidrogeologi 1. Pengertian Hidrogeologi
Menurut Toth (1990), hidrogeologi merupakan suatu studi interaksi antara kerja kerangka batuan dan air tanah. Berdasarkan asal mula dan sejarah pembentukannya, air tanah berasal dari air yang berada dalam siklus hidrologi dan air yang bukan merupakan bagian dari siklus hidrologi seperti air hasil proses pembekuan larutan magma, air yang terperangkap oleh proses-proses geologi seperti pembentukan formasi dalam cekungan sedimentasi, penurunan muka air laut, proses pengangkatan dan proses lainnya. Ilustrasi siklus hidrologi dapat dlihat pada gambar di bawah ini :
Sumber: Rusli HAR Gambar 10. Siklus Hidrologi
29
Model aliran air tanah itu sendiri akan dimulai pada daerah resapan air tanah atau sering juga disebut sebagai daerah imbuhan air tanah (recharge zone). Daerah ini adalah wilayah dimana air yang berada dipermukaan tanah baik air hujan ataupun air permukaan mengalami proses penyusupan (infiltrasi) secara gravitasi melalui lubang pori tanah atau batuan atau celah/ rekahan pada tanah atau batuan. Proses penyusupan ini akan berakumulasi pada satu tititk dimana air tersebut menemui suatu lapisan atau struktur batuan yang bersifat kedap air (impermeable). Titik akumulasi ini akan membentuk suatu zona jenuh air (saturated zone) yang seringkali disebut sebagai daerah luahan air tanah (discharge zone). Perbedaan kondisi fisik secara alami akan mengakibatkan air dalam zonasi ini akan bergerak/ mengalir baik secara gravitasi, perbedaan tekanan, kontrol struktur batuan dan parameter lainnya. Kondisi inilah yang disebut sebagai aliran airtanah. Daerah aliran airtanah ini selanjutnya disebut sebagai daerah aliran (flow zone). 2. Jenis- Jenis Akuifer
Menurut Fetter (1994) akuifer didefinisikan sebagai suatu formasi geologi yang dapat menyimpan dan meneruskan air dalam jumlah yang cukup. Di alam dikenal ada beberapa akuifer, yaitu: a. Akuifer tidak tertekan (unconfined aquifer ) Akuifer tidak tertekan merupakan akuifer yang dibatasi bagian atasnya oleh muka air bertekanan sama dengan tekanan luar (1 atm) dan di bagian bawahnya oleh lapisan kedap air.
30
b. Akuifer tertekan (confined aquifer ) Akuifer tertekan adalah lapisan permeabel jenuh air yang dibatasi bagian atas dan bawahnya oleh lapisan kedap air, akibatnya tekanan airtanah lebih tinggi dari pada tekanan atmosfer. c. Akuifer setengah tertekan ( semi confined aquifer ) Akuifer setengah tertekan disebut juga leaky aquifer adalah lapisan jenuh air yang pada bagian atas dan bawahnya dibatasi oleh lapisan yang kelulusan airnya lebih kecil dari kelulusan akuifer itu sendiri, bocoran dapat terjadi dari akuifer ke lapisan penutup atau sebaliknya. d. Akuifer setengah bebas ( semi unconfined aquifer ) Jika lapisan semi permeable yang berada di atas akuifer memiliki kelulusan yang cukup besar dibandingkan dengan nilai kelulusan akuifer, maka aliran air yang terjadi tidak dapat diabaikan, dan akuifer tersebut digolongkan sebagai akuifer setengah bebas atau setengah tidak tertekan. Akuifer ini memiliki sifat di antara akuifer tertekan dengan akuifer setengah tertekan.
Sumber : Todd, 1988 Gambar 11. Jenis-jenis Akuifer
Kondisi alami dan distribusi akuifer sistem geologi dikendalikan oleh litologi, stratigrafi dan struktur dari material simpanan geologi.
31
3. Aliran Air Tanah
Perbedaan kelembaban total dan kemiringan diantara dua titik dalam lapisan tanah dapat menyababkan gerakan air dalam tanah. Air bergerak dari tempat potensi kelembaban tinggi ke tempat dengan kelembaban yang lebih rendah. Selanjutnya air akan bergerak mengikuti lapisan lempeng formasi geologi sesuai dengan arah kemiringan lapisan formasi geologi tersebut. Kelembaban tanah tidak selalu mengakibatkan gerakan air dari tempat basah ke tempat kering. Kombinasi gravitasi bumi (Z) dengan tekanan potensial
(P)
lazim
disebut
tinggi-
energi
hidrolik
(Asdak,).
Metode yang paling sering digunakan untuk pengukuran arah aliran air tanah yaitu metode kartografi. Metode ini melibatkan kontruksi kontur konturair tanah (atau permukaan piezometrik) dari pengamatan perm ukaanpermukaan air pada jaringan sumursumur alami atau lubanglu bang pengeboran(Seyhan,1995). Arah aliran airtanah untuk unconfined aquifer
dapat ditentukan
dengan metode tree point problem (Todd, 1959). Untuk itu diperlukan pengukuran elevasi muka freatik/ muka air tanah bebas (unconfined aquifer) dari tiga sumur yang diketahui posisinya secara tepat. Arah aliran air tanah selalu tegak lurus dengan kontur airtanah nya dan mengalir dari kontur tinggi ke rendah. Peta atau gambar yang berisi kontur dan arah aliran airtanah sering dikenal sebagai flownets.
32
Flownet merupakan peta yang berisikan kontur airtanah dan arah aliran airtanah. Garis kontur menunjukkan daerah-daerah yang mempunyai tinggi muka airtanah sama yang dapat dibuat melalui interpolasi dari titiktitik tinggi muka airtanah yang telah diketahui sebelumnya. Sedangkan arah aliran airtanah dapat ditentukan dengan menarik garis tegak lurus kontur tinggi muka airtanah. Selain dapat mengetahui arah aliran airtanah, flownet juga berfungsi untuk memprediksi arah pencemaran airta nah, menentukan debit dan volum (potensi) airtanah di daerah tertentu, mengetahui daerah tangkapan
(recharge)
dan
daerah
pemanfaatan
(discharge),
serta
mengetahui perubahan pola aliran /anomali karena penurapan airtanah. 4. Pengaruh airtanah terhadap stabilitas lereng
Air tanah biasanya mengisi rongga antara permukaan diskontinuitas. Keberadaan air akan mempengaruhi kuat geser antara kedua bidang diskontinuitas. Airtanah dapat mengurangi kekuatan, merubah kandungan mineral
melalui
proses
alterasi,
pelarutan,
mengubah
densitas,
meningkatkan tekanan pori, dan menyebabkan erosi. E. Kestabilan Lereng 1. Pengertian kestabilan lereng
Kemantapan atau kestabilan suatu lereng tergantung pada besarnya gaya penahan dan gaya penggerak yang terdapat pada bidang gelincir tersebut. Gaya penahan adalah gaya yang menahan terjadinya suatu longsoran sedangkan gaya penggerak merupakan gaya yang menyebabkan terjadinya longsoran. Kemantapan suatu lereng dapat dinyatakan dengan nilai faktor
33
keamanan (FK) yang merupakan perbandingan antara gaya penahan dengan gaya penggerak. Dalam keadaan tidak terganggu (alamiah), suatu massa tanah atau batuan pada umumnya mempunyai keseimbangan terhadap gaya- gaya yang timbul dari dalam dan apabila karena adanya pengangkatan, penurunan, penggalian, penimbunan, erosi atau aktivitas lainnya, akan mengalami perubahan kesetimbangan sehingga massa tanah atau batuan tersebut secara alamiah dan berusaha mencapai suatu keadaan seimbang yang baru. Pada prinsipnya stabilitas lereng terganggu apabila gaya pendorong atau tegangan geser ( shear stress) pada lereng lebih besar daripada gaya penahan atau kuat geser ( shear strength), atau dengan kata lain terjadi pengurangan kuat geser dan terjadi penambahan tegangan geser. Kuat geser tanah dipengaruhi oleh kekuatan tanah dan kepadatan tanah, sedangkan tegangan geser dipengaruhi oleh besarnya sudut lereng, air, beban, serta berat jenisnya. Hubungan antara kuat geser dan tegangan geser tanah dinyatakan sebagai nilai faktor keamanan ( safety factor ) dari lereng atau FK. Hubungan antara kuat geser dan tegangan geser dapat dilihat pada Gambar 13 di bawah ini .
Gambar 12. Hubungan antara kuat geser dan tegangan geser (Romana, 1993)
34
Berdasarkan proses longsornya, lonZsoran batuan atau tanah dapat digolongan mejadi empat macam, yaitu: a. Longsoran bidang ( plane failure) Longsoran bidang terjadi jika kondisi-kondisi berikut terpenuhi (Wyllie & Mah, 2004: 129): 1) Jurus ( strike) bidang luncur paralel atau mendekati paralel terhadap jurus bidang permukaan lereng dengan perbedaan maksimal 20 o. 2) Kemiringan bidang luncur (ᴪ p) harus lebih kecil daripada kemiringan bidang permukaan lereng (ᴪf ). 3) Kemiringan bidang luncur (ᴪ p) harus lebih besar daripada sudut geser dalam (ɸ). 4) Ujung atas bidang luncur memotong bagian atas lereng atau berakhir pada tension crack . 5) Terdapat bidang rilis (release surfaces) yang merupakan batas lateral dari massa batuan yang akan longsor. b. Longsoran baji (wedge failure) Wyllie & Mah (2004: 154-155) menyebutkan kondisi umum untuk longsoran baji sebagai berikut : 1) Dua bidang diskontinu berpotongan pada satu garis membentuk baji terhadap lereng. 2) Kemiringan lereng lebih besar dari kemiringan garis potong bidang diskontinu dan lebih kecil daripada sudut geser dalamnya (ᴪfi>ᴪi> ɸ).
35
3) Kemiringan garis potong bidang diskontinu mengarah keluar muka lereng. c. Longsoran guling (toppling failure) Longsoran guling umumnya terjadi pada lereng terjal dan batuan keras dimana struktur bidang lemahnya berbentuk kolom. Longsoran guling terjadi apabila bidang-bidang lemah yang ada berl awanan dengan kemiringan bidang longsor. Longsoran guling pada blok fleksibel terjadi jika: 1) β > 90o + ɸ - α, dimana β = kemiringan bidang lemah, ɸ = sudut geser dalam dan α = kemiringan lereng. 2) Perbedaan maksimal jurus ( strike) dari kekar ( joint ) dengan jurus lereng ( slope) adalah 30o. d. Longsoran busur (circular failure) Batuan dengan tingkat alterasi dan pelapukan tinggi serta memiliki orientasi bidang diskontinu acak cenderung longsor dalam bentuk busur (Wyllie & Mah, 2004: 177). Hancuran batuan yang terdapat pada daerah penimbunan dengan dimensi besar juga memiliki kecenderungan longsor dalam bentuk ini (Hoek & Bray, 1981).
36
Ilustarasi jenis longsoran diatas dapat dilihat pada gambar di bawah ini:
Gambar 13. Jenis Longsoran (Hoek and Bray, 1981) 2. Faktor-faktor yang mempengaruhi kestabilan lereng
Faktor-faktor yang mempengaruhi stabilitas lereng secara umum dapat diklasifikasikan sebagai (Dhunn dkk., 1980) : a. Faktor-faktor yang menyebabkan naiknya tegangan atau gaya geser. b. Faktor-faktor yang menyebabkan turunnya kuat geser. Faktor-faktor yang menyebabkan naiknya gaya geser meliputi naiknya berat unit tanah karena pembasahan, adanya beban tambahan beban eksternal seperti bangunan, bertambahnya kecuraman lereng karena proses erosi atau
37
penggalian, dan bekerjanya beban goncangan. Sedangkan faktor- faktor yang menyebabkan turunnya kuat geser, dapat terjadi dengan adanya kenaikan tekanan pori, hilangnya sementasi material, dan proses pelapukan. Kedua faktor penyebab keruntuhan di atas menunjukkan bahwa air memiliki peranan yang sangat besar terhadap stabilitas lereng. Kehadiran air dapat menyebabkan naiknya gaya geser ( shear stress) dan turunnya kuat geser ( shear strength). 3. Analisis kestabilan lereng a. Analisis Kinematik
Analisis Kinematik merupakan analisis suatu diskontinuitas pada massa
batuan
menggunakan
streonet.
Kinematika
menunjukkan
pergerakan suatu benda tanpa memperhitungkan gaya yang menyebabkan bergerak (Goodman, 1989). Analisis ini digunakan pada keterarahan diskontinuitas batuan untuk memastikan bahwa tidak ada bagian batuan yang berpotensi untuk runtuh. Diskontinuitas atau bidang lemah merupakan suatu kenampakan struktur yang memisahkan blok-blok batuan dalam satu massa batuan (Hoek dan Bray,1981). Pertimbangan dasar dari analisis ini arah bidang lemah batuan berkaitan dengan orientasi penggalian atau pemotongan lereng dan besar sudut geser dalam. Hubungan keduanya dapat ditentukan melalui analisi s streografi dari bidang-bidang diskontinuitas dengan arah lereng alami atau arah pemotongan lereng yang digunakan untuk menentukan potensi kegagalan.
38
b. Klasifikasi Slope Mass Rating (SMR)
Romana (1980) menyertakan bobot pengatur orientasi kekar untuk memodifikasi RMR menjadi klasifikasi massa batuan baru yang disebut Slope Mass Rating (SMR). SMR dapat memberikan panduan awal dalam analisis kestabilan lereng dan memberikan informasi yang berguna tentang tipe keruntuhan serta hal-hal yang diperlukan untuk perbaikan lereng. SMR didefinisikan sebagai : SMR = RMR + (F1 X F2 X F3) + F4
Keterangan : F1 = Hubungan arah joint dengan slope F2 = Hubungan antara dip joint F3 = Hubungan antara dip joint dengan slope F4 = Metode Ekskavasi Set joint yang digunakan dalam analisis SMR adalah set joint yang memiliku potensi kegagalan paling tinggi dari hasil analisis kinematika. Factor- factor koreksi dan hasil untuk analisis SMR dapat dilihat pada table 2 di bawah ini :
39
Tabel 3. Faktor Koreksi untuk F1, F2, F3, dan F4 klasifikasi SMR
(Romana, 1985)
Deskripsi untuk setiap kelas SMR dapat dilihat pada table diawah ini: Tabel 4. Deskripsi untuk setiap kelas SMR (Romana, 1985)
c. Analisis Metode Kesetimbangan Batas
Metode Kesetimbangan Batas merupakan metode yang sangat popular digunakan
dalam
menganalisis
kestabilan
lereng
tipe
gelincir
translasional dan rotasional. Metode ini relative sederhana, mudah
40
digunakan, serta telah terbukti keandalannya dalam praktik rekayasa selama bertahun-tahun. Kondisi kestabilan lereng dalam metode kesetimbangan batas dinyatakan dalam indeks factor keamanan. Factor keamanan dihitung menggunakan kesetimbangan gaya, kesetimbangan momen, atau menggunakan kedua kondisi kesetimbangan tersebut, tergantung metode perhitungan yang digunakan. Penjabaran analisis metode kesetimbangan batas dijelaskan sebagai berikut : 1. Analisis Longsoran Tipe Translasional
Longsoran translasi dikontrol oleh adanya bidang tak menerus, yang berupa bidang planar atau baji. Longsoran diasumsikan terjadi sepanjang bidang planar atau baji dan blok massa tidak mengalami rotasi. Faktor keamanan (FK) dihitung dengan membandingkan kekuatan geser material dengan gaya geser yang bekerja sepanjang bidang runtuh. Analisis longsoran translasional Gambar 15 dan Gambar 16.
ditunjukkan
41
Sumber: Syaifuddin Arief, 2007 Gambar 14. Metode Kesetimbangan Batas untuk Bidang Runtuh Planar
Sumber: Syaifuddin Arief, 2007 Gambar 15. Metode Kesetimbangan Batas untuk Bidang Runtuh Baji 2
Analisis Longsoran Rotasional Longsoran rotasional memiliki bidang runtuh berupa busur lingkaran atau bidang lengkung. Longsoran ini umumnya terjadi pada lereng tanah atau lereng batuan lunak yang kekuatan geser materialnya tidak mampu menahan gaya geser yang bekerja.
42
Secara umum, metode untuk menganalisis longsoran rotasional dapat dibagi dua, yaitu metode massa dan metode irisan. 1) Metode massa Pendekatan yang digunakan dalam metode massa selain bidang runtuh berupa busur lingkaran, bidang runtuh juga dianggap sebagai benda kaku dengan
=
0. Faktor keamanan lereng (FK) merupakan
perbandingan antara momen penahan dan momen guling yang dinyatakan dengan persamaan:
FK =
Momen Penhn Momen Guling
=
c R2 θ Wx
Gambar 16. Analisis Longsoran Rotasional dengan Metode Massa Sumber: Syaifuddin Arief, 2007 2) Metode irisan
Metode irisan merupakan metode paling populer dalam analisis tipe runtuhan rotasional. Salah satu karakteristik metode irisan yaitu geometri dari bidang gelincir harus ditentukan atau diasumsikan terlebih dahulu. Untuk menyederhanakan perhitungan, bidang runtuh biasanya dianggap busur lingkaran (Gambar 17), gabungan busur (Gambar 18) lingkaran dengan garis lurus, atau gabungan dari beberapa garis lurus (Gambar 19).
43
Sumber: Syaifuddin Arief, 2008 Gambar 17. Model Lereng dengan Bidang Runtuh Berbentuk Busur Lingkaran
Sumber: Syaifuddin Arief, 2008 Gambar 18. Model Lereng dengan Bidang Runtuh Berupa Gabungan Busur Lingkaran dengan Segmen Garis Lurus
44
Sumber: Syaifuddin Arief, 2008 Gambar 19. Model Lereng dengan Bidang Runtuh Berupa Gabungan dari Beberapa Segmen Garis Lurus (Multi Linear) Definisi dari masing-masing variabel pada gambar di atas adalah sebagai berikut: = Berat total irisan. N = Gaya normal total pada dasar irisan. Sm = Gaya geser pada dasar irisan yang diperlukan agar irisan berada dalam kondisi tepat setimbang. E = Gaya antar irisan horizontal, L dan R menunjukkan masing-masing untuk sebelah kiri dan kanan irisan. X = Gaya antar irisan vertikal, L dan R menunjukkan masingmasing untuk sebelah kiri dan kanan irisan. kW = Gaya seismik horizontal yang bekerja pada pusat massa irisan, dengan k adalah koefisien seismik. R = Radius lingkaran untuk bidang runtuh busur atau lengan momen dari gaya geser S m yang terdapat pada pusat momen untuk bidang runtuh bukan busur lingkaran. f = Jarak tegak lurus dari gaya normal N terhadap pusat momen. x = Jarak horizontal dari pusat massa irisan terhadap pusat momen. e = Jarak vertikal dari pusat massa irisan terhadap pusat momen.
45
h b β a A α
= = = =
Tinggi rata-rata irisan. Lebar irisan. Panjang dasar irisan (β = b sec α). Jarak vertikal dari gaya hidrostatik terhadap pusat momen. = Gaya hidrostatik pada retakan tarik (tension crack ). = Sudut kemiringan dari garis singgung pada titik tengah dasar irisan terhadap bidang horizontal. Sudut kemiringan bernilai positif bila searah kemiringan lereng dan negatif bila berlawanan arah.
Berdasarkan kondisi kesetimbangan yang dapat dipenuhi, metode irisan dapat dikelompokkan atas dua kategori sebagai berikut:
Metode yang tidak memenuhi semua kondisi kesetimbangan gaya dan momen, misalnya metode irisan biasa, metode Bishop yang disederhanakan ( simplified Bishop method ) dan metode Janbu yang disederhanakan ( simplified Janbu method ).
Metode yang memenuhi semua kondisi kesetimbangan gaya dan momen, misalnya metode Spencer, metode Bishop rigorous, metode Morgenstern-Price, dan metode Sarma.
46
BAB III METODOLOGI PENELITIAN
A. Jenis Penelitian
Jenis penelitian ini adalah penelitian terapan (applied research) yang merupakan bagian dari penelitian kuantitatif. Jenis penelitian ini memberikan solusi atas permasalahan yang ada di lapangan dengan menggabungkan antara teori dan data dilapangan untuk pemecahan masalah. B. Jenis Data
Dalam penelitian ini digunakan dua jenis data yaitu data primer dan data sekunder. Data primer meliputi data pengukuran muka air tanah, data diskontinuitas, geometri lereng dan uji laboratorium (sifat fisik dan mekanik batuan). Sedangkan data sekunder melipuadati informasi umum perusahaan, peta topografi, peta geologi, peta IUP perusahaan dan buku-buku serta sumber referensi lainnya. C. Teknik Pengumpulan Data 1. Studi Literatur
Kegiatan ini bertujuan untuk menelaah/mempelajari buku-buku, jurnal jurnal, skripsi dan referensi lainnya yang berhubungan dengan masalah analisis
kestabilan
lereng
berdasarkan
kondisi
hidrogeologi
karakteristik batuan. 2. Pengumpulan Data Primer a. Observasi Lapangan
Kegiatan observasi lapangan yang dilakukan meliputi :
dan
47
1) Pengukuran muka air tanah Pengukuran muka air tanah dilakukan disekitar IUP PT Bukit Asam (Persero) Tbk UPO. Sampel dalam penelitian ini berupa sumur gali penduduk, mata air dan air rembesan yang dapat mewakili akifer. Pengambilan sampel dengan cara sistematik random sampling (sampel acak). Prosedur pengamatan muka air tanah adalah sebagai berikut: a) Siapkan alat dan bahan untuk pengamatan muka air tanah seperti : GPS, Meteran, dan Peta Topografi b) Identifikasi sumur gali, rembesan mata air di lereng-lereng di sekitaran IUP PT BA (Persero) Tbk UPO c) Catat koordinat X,Y, dan Z dengan menggunakan GPS pada titik pengamatan. d) Ukur kedalaman muka air sumur/ muka air tanah dari permukaan tanah dengan meteran dan catat hasil yang telah di dapat. e) Dengan menggunakan peta topografi, plot titik yang telah didapat ke peta. Elevasi muka air tanah merupakan elevasi titik pengamatan pada peta topografi dikurang dengan kedalaman muka air sumur/tanah dari permukaan.
48
2)
Pengambilan sample batuan Pengambilan
sampel
batuan
yang
digunakan
untuk
mengetahui karakteristik batuan dilakukan sebagai berikut : a) Siapkan alat dan bahan yang dibutuhkan untuk mengambil sampel, antara lain : palu geologi, GPS, linggis, plastik warp, papan tulis, spidol dan b) Pergi ke lokasi dan tandai koordinat x,y dan z titk pengamatan dengan menggunakan GPS c) Pilih kondisi batuan pada lereng yang dapat mewakili lere ng untuk kebutuhan analisis kestabilan lereng. d) Gunakan palu geologi dan linggis untuk mengambil batuan pada lereng e) Bungkus sampel yang telah diambil dengan plastik warp untuk menjaga kondisi sampel sesuai dengan aslinya dan catat data sampel batuan berupa lokasi, id sampel, lithologi, koordinat x,y,z titik pengamatan dan tanggal pengambilan sampel f) Bawa
ke
laboratorium
untuk
dilakukan
karakteristik batuan
Gambar 20. Pengambilan Sampel Batuan
pengujian
49
3) Pengukuran data diskotiniutas Pengukuran data diskontiniutas dilakukan dengan metode scanline sampling . Pengukuran data diskontinuitas dilakukan sebagai berikut : a) Siapkan alat dan bahan untuk pengukuran diskontinuitas, yaitu : GPS, tali, kompas, clipboard , dan penggaris. b) Pergi ke lokasi dan tandai koordinat x,y dan z titk pengamatan dengan menggunakan GPS c) Pasang scanline pada permukaan lereng, dalam hal ini digunakan tali sebagai scanline. d) Dengan bantuan kompas, dan penggaris, Catat karakteristik bidang diskontininuitas yang memotong tali yang dibentangkan di sepanjang permukaan lereng, karakteritik tersebut antara lain: orientasi diskontinuitas ( panjang, arah dan kemiringan pengukuran scanline), panjang diskontinuitas, jarak/ spasi diskontinuitas,
kondisi
diskontinuitas,
lebar
bukaan
diskontinuitas, keairan, dan koefisien kekasaran (JRC) e) Catat hasil pengukuran
Gambar 21 . Pengukuran jarak antar kekar pada scanline (Lama, R.D dan L.P. Ganano,1976)
50
4) Pengukuran Geometri Lereng Pengukuran geometri lereng dilakukan sebagai berikut : a) Pengukuran sudut lereng
Siapkan alat dan bahan untuk perngukuran sudut lereng, yaitu : Kompas Geologi, Papan klip board dan alat tulis
Letakkan papan clipboard di permukaan lereng sejajar dengan kemiringan lereng
Tempelkan sisi East kompas di papan clipboard , dan setel nivo tabung hingga berada di tengah
Lihat sudut yang didapat pada kompas geologi dan catat hasil pengukuran
Gambar 22. Pengukuran Sudut Lereng
b) Pengukuran tinggi lereng
Siapkan alat dan bahan untuk perngukuran tinggi lereng, yaitu : Kompas Geologi, tali, meteran dan alat tuli s
Ukur panjang kemiringan lereng dengan cara bentangkan tali dari atas lereng sampai ke bawah, setelah itu ukur panjang tali yang terbentuk.
51
Ukur sudut lereng dengan kompas geologi
Tinggi lereng = sin sudut lereng x panjang kemiringan lereng
Gambar 23. Ilustrasi pengukuran tinggi lereng b. Pengujian Laboratorium
Tahapan pengujian laboratorium terdiri atas : 1) Preparasi Sampel Sampel batuan dari lapangan dibuat berbentuk silinder atau coring berdiameter 3.70 cm , sedanglan tinggi sampel coring adalah 2 dua kali diameter ( L/D =2). Pembuatan sampel coring menggunakan alat . Sampel ini berguna untuk melakukan pengujian sifat fisik dan mekanik . Jumlah sampel yang digunakan untuk mengetahui karakteristik batuan antara lain : 1 sampel coring untuk uji sifat fisik, 4 sampel untuk uji sifat mekanik ( Uji Tekan dan Geser).
Gambar 24. Preparasi Sampel Batuan
52
2) Pengujian sifat fisik batuan Tahapan pengujian sifat fisik antara lain : a) Siapkan peralatan dan bahan untuk uji sifat fisik batuan, yaitu : neraca listrik (ketelitian 0,1 gr), ember, oven, air, dan sampel batuan (coring) b) Timbang sampel batuan/ coring (berat asli/Wn) c) Untuk mengukur berat jenuh batuan ( Ww), masukkan sampel batuan/coring dalam ember yang berisi air dan biarkan selama 24 jam, setelah itu timbang sampel setelah 24 jam. d) Untuk mengukur berat setengah jenuh (Ws), timbang lagi sampel di dalam ember yang air dengan kondisi sampel melayang di dalam air. e) Untuk mengukur berat kering (Wo), keringkan sampel batuan di dalam oven dengan suhu 90 C selama 24 jam, setelah itu keluarkan sampel batuan kemudian timbang sampel tersebut. f) Hitung sifat-sifat fisik batuan dengan persamaan berikut :
Bobot isi asli (Natural Density)/ ɤ =
Bobot isi kering (Dry Density)/ ɤ =
Bobot isi jenuh (Saturated Density)/ ɤ =
−
− −
53
Gambar 25. Uji Sifat Fisik Batuan
3) Pengujian sifat mekanik batuan a) Uji kuat tekan Tahapan uji kuat tekan adalah sebagai berikut :
Siapkan alat dan bahan untuk uji kuat tekan batuan, yaitu : garenda/ kikir/ amplas, alat pemotong batuan, jangka sorong, mesin kuat tekan uniaksial, sampel batuan (coring)
Haluskan permukaan sampel dengan garenda/ amplas/ kikir, setelah itu ukur tinggi (L) dan diameter (D) sampel dengan jangka sorong ( L= 2- 2,5 D)
Masukkan sampel pada alat uji kuat tekan
Pasang dial gauge untuk pengukuran secara aksial dan lateral
Hidupkan
mesin
pembebanan.
kuat
tekan
dan
atur
kecepatan
54
Setelah platen (plat landasan) menyentuh permukaan sampel, atur dial gauge pada kedudukan nol (atau baca jarum dial gauge pada kondisi awal).
Amati proses pembebanan, catat pergerakan deformasi secara aksial dan lateral dari dial gauge.
Secara terus menerus amati proses pembebanan dengan teliti. Hentikan pembebanan setelah jarum hitam pembaca bergerak
kembali
kedudukan
nol.
Jarum
merah
menunjukkan pembebanan maksimum pada saat percontoh mengalami failure.
Jika percontoh batuan telah failure, maka pengujian tekah selesai, kemudian data-data hasil pengujian diolah dan dibuatkan kurva tegangan-regangan.
Gambar 26. Uji Kuat Tekan Uniaksial
55
b) Uji kuat geser langsung Tahapan dalam uji kuat geser langsung yaitu :
Siapkan alat dan bahan untuk uji kuat geser la ngsung, yaitu : satu set alat uji kuat geser langsung, sampel batuan/ coring, semen, pasir, air.
Ukur tinggi (L) dan diameter (D) sampel ( L= 2-2,5 D)
Preparasi sampel batuan dengan cara membuat satu spesimen dengan bentuk segiempat ( menyeseuaikan dudukan sampel pada alat uji kuat geser langsung) dan sampel yang diuji berada di tengah- tengah segi empat.
Gambar 27. Ilustrasi Spesimen Uji Kuat Geser Langsung
Masukkan spesimen ke dalam box penyimpanan di alat shear box, kemudian beri beban normal sesuai dengan perhitungan.
Pasang selang oli pressure pada saat posisi maju saat pengukuran maju demikian pula pada saat pengukuran mundur sedang dipindahkan.
56
Pompa beban yang digunakan (1KN, 2KN, 3KN) dan ditahan supaya konstan selama pengujian masih dilakukan.
Baca preassure gauge sesuai waktu yang diminta sebanyak 12 mm perubahan.
Beban yang diberikan jangan sampai berubah apabila berubah maka preassure gaugenya pun akan berubah. Penunjuk keadaan geser spesimen dangan skala 1 strip bernilai 0.5 KN.
Pompa untuk menggeser spesimen, digerak-gerakkan selama alat penunjuk geser maju atau mundur itu berputar satu putaran penuh.
Setelah satu putaran dicatat data yang dihasilkan dari alat penunjuk kekuatan geser (yang letaknya di dekat pompa yang berfungsi untuk menggeser).
Pengujian dilakukan sebanyak 3 kali dengan keadaan menggeser ke arah maju dan kearah mundur.
Gambar 28. Uji Kuat Geser Langsung
57
3. Pengumpulan Data Sekunder
Pengumpulan data sekunder berupa peta topografi, Peta IUP Perusahaan, Peta Geologi, dan data umum perusahaan didapat dari dokumen PT Bukit Asam (Persero) Tbk Unit Penambangan Ombilin, buku-buku, jurnal, lembaga/ badan terkait pemetaan, dan literatur online. D. Teknik Analisis Data
Dalam penelitian ini, teknik
analisis data dilakukan dengan cara
menggabunggkan antara teori dan data di lapangan, sehingga dari keduanya didapat pendekatan penyelesaian masalah. Adapun analisis data yang dilakukan antara lain : 1. Analisis Kondisi Hidrogeologi
Prosedur dalam analisis kondisi hidrogeologi adalah sebagai berikut : a) Menggambarkan kondisi umum b) Membuat kontur muka air tanah c) Membuat pola aliran air tanah d) Mendeskripsi kondisi hidrogeologi 2.
Penentuan tipe longsoran berdasarkan analisis kinematik
Dalam menentukan tipe longsoran berdasarkan analisis kinematik, dalam penelitian ini penulis menggunakan software dips. Tahapan dalam penentuan tipe longsoran berdasarkan analisis kinematik adalah sebagai berikut: a. Siapkan data hasil pengukuran diskontinuitas di lapangan b. Buka software dips, klik new
58
c. Input data strike dan dips yang di dapat dilapangan, dan untuk menganalisis dapat dilakukan dengan memilih diagram roset maupun strerografis, setelah itu akan muncul diagram roset atau strerografis. Analisis jenis longsoran dapat ditinjau dari gambar dibawah ini :
Gambar 29. Analisis jenis longsoran berdasarkan hasil streografis
59
3. Analisis kestabilan lereng berdasarkan kondisi hidrogeologi dan karakteristik batuan
Metode analisis kestabilan lereng le reng yang digunakan dalam penelitian ini adalah metode kesetimbangan batas. batas . Adapun pendekatan yang digunakan dalam menganalisis adalah sebagai berikut : a. Kondisi hidrogeologi yang mempengaruhi kestabilan lereng dalam hal ini adalah pengaruh muka air tanah terhadap kestabilan lereng. b. Parameter karakteristik batuan yang digunakan adalah hasil pengujian di laboratorium. c. Jenis longsorannya merupakan hasil asumsi dari pengolahan bidang lemah lereng/ hasil analisis kinematik. d. Untuk mempermudah perhitungan analisis kestabilan lereng/ faktor keamanan (FK) lereng digunakan bantuan software Rocscience software Rocscience Slide Slide 6.0 . 6.0 .
60
E. Bagan Alir Penelitian
Gambar 30. Bagan Alir Penelitian
61
BAB IV PEMBAHASAN
A. Kondisi Hidrogeologi
1. Kondisi Umum Hidrogeologi diwilayah IUP PT BA (Persero) Tbk UPO dan sekitarnya Dalam penelitian ini penulis bermaksud menggambarkan kondisi hidrogeologi pada daereah penelitian, termasuk di dala mnya sistem akifer, pola dan arah aliran air tanah, sehingga dapat menentukan pengaruh kondisi muka air tanah terhadap kestabilan lereng yang ditinggalkan oleh PT BA (Persero) Tbk UPO. Dari dokumen Rencana Penutupan Tambang PT BA (Persero) Tbk UPO (Pusat Studi Lingkungan Hidup UNAND, 2016) dijelaskan bahwa kondisi umum tentang hidrogeologi di wilayah IUP PT BA (Persero) Tbk UPO dikelompokkan berdasarkan komposisi lithologi dan kelulusannya dan zona keterdapatan air tanah serta produktivitasnya. Kondisi tersebut dijelaskan pada uraian di bawah ini : a. Komposisi Lithologi Batuan dan Kelulusannya Dilihat dari komposisi litologi penyusun batuan ( Gambar 36) yang bertindak sebagai akuifer serta tingkat kelulusannya, maka daerah di sekitar tambang batubara PTBA dan daerah Sawahlunto umumnya tersusun atas 10 (sepuluh) satuan litologi yang terdiri dari:
62
1) Endapan sungai. Litologi endapan satuan sungai ini tersusun atas: pasir, lempung, kerikil dan bongkah batuan beku. Satuan litologi ini memiliki tingkat kelulusan tinggi hingga sedang. 2) Endapan undak sungai . Litologi dari endapan undak sungai ini tersusun atas: bongkah, kerikil pasir dan lempung. Satuan ini pada umunya memiliki tingkat kelulusan yang tinggi. 3) Endapan volkanik muda. Litologi endapan ini terdiri dari: batuapung, lapili, agromerat, bongkah lava, breksi andesit sampai basal, aliran lava dan endapan lahar. Satuan ini setempatsetempat mengandung kerikil dan pecahan lava dengan tingkat kelulusan tinggi hingga sedang. 4) Endapan volkanik tak teruraikan. Litologinya terdiri dari: campuran aliran lahar dan lava, breksi, aglomerat dan batuan hipabisal, dengan tingkat kelulusan tinggi hingga sedang. 5) Tufa asam berbatuapung. Litologi dari satuan batuan ini tersusun atas: batupasir, batupasir tufaan dan batupasir kuarsa. Sebagian mengandung
sisipan
lignit,
arkose,
serpih
lempungan,
konglomerat kuarsa dan lapisan batubara. Satuan batuan ini memiliki tingkat kelulusan rendah dan setempat-setempat ditemukan memeiliki kelulusan sedang terutama pada zona pelapukan. 6) Litologi serpih, batulempung, batugamping napalan, napal, serpih napalan, napal lempungan dan batusabak. Sebagian me ngandung
63
sisipan lignit, batupasir, tufa andesit, konglomerat, batupasir tufaan, rijang, radiolarit, kuarsit dan batulanau. Tingkat kelulusan satuan litologi ini cederung rendah. Tetapi setempat-setempat ditemukan kelulusannya sedang terutama pada zona pe lapukan. 7) Konglomerat kasar dengan sisipan patupasir yang bersifat sangat pejal. Tingkat kelulusan dari satuan litologi ini umumnya sangat rendah. 8) Batuan beku asam terutama granit. Litologi dari satuan batuan ini, setempat-setempat ditemukan granodiorit, kuarsa diorit, forfir kuarsa dan andesit. Umumnya kelulusan rendah, setempat memiliki kelulusan sedang terutama di zona pelapukan dan rekahan. 9) Batuan beku basa diorit. Setempat ditemukan dalam bentuk retakretak dan berongga. Satuan litologi ini pada umumnya memiliki tingkat kelulusan yang rendah. Tetapi setempat-setempat kelulusannya sedang terutama pada zona pelapukan dan rekahan. 10) Batugamping, setempat batugamping pasiran dan pejal. Sebagian dari satua litologi ini mengandung sisipan tipis batusabak, serpih batupasir, filit dan serpih terkersikan. Kelulusan sangat beragam tergantung pada banyaknya celahan, rekahan dan saluran pelarutan.
64
Gambar 31. Peta Hidrogeologi Daerah Sawahlunto dan Sekitarnya Sumber: Rusli HAR, 2016
65
b. Keterdapatan Air Tanah dan Produktivitas Akuifer Berdasarkan Gambar 36 ( Rusli HAR, 2016) terlihat bahwa sistem akuifer di daerah Sawahlunto dan sekitarnya memiliki 4 (empat) sistem akuifer. Yaitu: 1) Akuifer dengan aliran melalui ruang antar butir (terdiri dari: akuifer produktif dengan penyebaran luas; akuifer dengan produktivitas sedang, dengan penyebaran luas dan setempat, akuifer dengan produktivitas sedang); 2) Akuifer dengan aliran melalui celah dan ruang antar butir (terdiri dari: akuifer produktif dengan penyebaran luas; akuifer produktivitas sedang, dengan penyebaran luas; setempat, akuifer produktif). 3) Akuifer dengan aliran melalui celahan, rakahan dan saluran (yaitu: akuifer produktif tinggi tinggi sampai sedang) dan 4) Akuifer Akuifer (bercelah atau sarang) sarang) produktif kecil dan daerah air tanah langka (terdiri dari: Akuifer dengan produktivitas kecil, setempat berarti dan daerah air tanah langka). Masing-masing jenis akuifer tersebut dijelaskan sebagai berikut: 1) Akufer Dengan Aliran Melalui Ruang Antar Butir a) Akuifer Produktif Dengan Penyebaran Luas
Litologi penyusun akuifer ini terutama pasir dengan keterusan sedang. Kedudukan muka air tanah bebas atau air tanah tidak tertekan umumnya berada dekat permukaan hingga mencapai 5 m dari muka tanah setempat. Debit mata
66
air umumnya kurang dari 50 liter/detik. Debit sumur diperkirakan mencapai 10 liter/detik. b) Akuifer Dengan Penyebaran Luas
Produktivitas
Sedang,
Dengan
Litologi penyusun akuifer ini terutama pasir dengan keterusan sedang sampai rendah. Kedudukan muka air tanah bebas atau air tanah tidak tertekan umumnya berada dekat permukaan hingga mencapai 14 meter dari muka tanah setempat. Debit mata air umumnya kurang dari 25 liter/detik. Debit sumur diperkirakan mencapai 5 liter/detik. c) Setempat, Akuifer Dengan Produktivitas Sedang
Litologi
penyusun
akuifer
ini
terutama
pasir
lempungan, tidak menerus, tipis-tipis dengan keterusan rendah. Kedudukan muka air tanah bebas atau air tanah tidak tertekan umumnya berada dekat dengan permukaan, kurang dari 10 meter dari muka tanah setempat. Debit mata air umunya kurang dari 10 liter/detik. Debit sumur diperkirakan kurang dari 5 liter/detik. 2) Akuifer Dengan Aliran Melalui Celah dan Ruang Antar Butir a. Akuifer Produktif Dengan Penyebaran Luas
Sistem akuifer memiliki keterusan dan kedalaman muka air tanah beragam. Debit mata air umumnya kurang dari
67
200 liter/detik. Debit sumur diperkirakan mencapai lebih dari 5 liter/detik. b. Akuifer Produktivitas Sedang, Dengan Penyebaran Luas
Sistem akuifer ini memiliki keterusan yang sangat beragam. Kedalaman muka air tanah bebas atau air tanah tidak tertekan umumnya dalam atau jauh dari muka tanah setempat. Debit mata air umumnya kurang dari 100 liter/detik. Debit sumur diperkirakan kurang dari 5 liter/detik c. Setempat, Akuifer Produktif
Sistem akuifer ini juga memiliki keterusan yang sangat beragam, kedudukan muka air tanah bebas atau air tanah tidak tertekan berada jauh dari muka tanah setempat. Debit mata air umumnya kurang dari 50 liter/detik 3) Akuifer Dengan Aliran Melalui Celahan, Rakahan dan Saluran a. Akuifer Produktif Tinggi Sampai Sedang
Pada sistem akuifer ini, aliran air tanahnya terbatas dan hanya ditemukan pada zona celahan, rekahan dan saluran pelarutan. Debit sumur dan mata air beragam dalam kisaran yang besar. Debit mata air kurang dari 1 liter/detik hingga mencapai 400 liter/detik
68
4) Akuifer (Bercelah atau Sarang) Produktif Kecil dan Daerah Air Tanah Langka a. Akuifer Dengan Produktivitas Kecil, Setempat Berarti
Sistem akuifer ini ditemukan setempat-setempat, terutama terdapat pada zona pelapukan. Air tanah dangkal diperoleh dalam jumlah yang terbatas. Kedalaman muka air tanah bebas berada dekat dengan permukaan tanah hingga mencapai 11 meter dari muka tanah setempat. Pemunculan mata air pada zona rekahan ditemukan kurang dari 2 liter/detik b. Daerah Air Tanah Langka.
Pada kawasan Kota Sawahlunto terutama pada daerah pertambangan PTBA UPO, Keterdapatan air tanah terbatas pada celahan batuan sedangkan lapisan - lapisan batupasir penyusun
Formasi
Sawah
Tambang
dan
Formasi
Sawahlunto kurang mengindikasikan sebagai lapisan pembawa air atau potensi air tanah kecil. Pada saat dilakukan survey untuk mengggambarkan kondisi akhir Pasca Tambang, kondisi hidrogeologi di sekitar wilayah IUP PT.BA UPO menunjukkan bahwa wilayah ini tergolong pada kondisi air tanah langka. Beberapa masyarakat menggunakan air tanah dalam bentuk sumur-sumur gali dan sumur bor dangkal ditemukan pada daerah lembah di sekitar aliran sungai. Sedangkan
69
pada daerah perbukitan, masyarakat cenderung menggunakan sumber mata air dengan debit yang kecil yaitu berkisar 0,1 – 0,5 liter/detik. Mata air merupakan keluaran terpusat dari airtanah yang muncul di permukaan yang kemudian menjadi sebuah aliran yang sangat penting di dalam hidrogeologi. Munculnya mata air ke permukaan, dapat disebabkan oleh pengaruh gravitasi dan nongravitasi.
Akibat
dari
pengaruh
gravitasi,
airtanah
dapat
bergerak/merembes ke permukaan atau pada dinding tebing dengan bebas melalui bidang permeable dan impermeable karena adanya perbedaan potensial hidrolik. Sehingga airtanah dapat bergerak turun (descending springs) dan bergerak naik (ascending springs). Sedangkan pengaruh non gravitasi, air tanah keluar ke permukaan karena pengaruh geothermal. Airtanah yang keluar ke permukaan dapat berupa mataair panas (hot spring ) Feth (1973) dan Fetter (1994). Dari hasil survey diketahui bahwa, seluruh mata air yang ditemukan di lokasi studi berupa rembesan ( seepage). Kebanyakan mataair yang ditemukan di lapangan terdapat pada zona-zona rekahan, zona depresi dan zona bekas longsoran dimana terjadi perpotongan muka airtanah dengan kontur muka tanah.
70
Berdasarkan kondisi tersebut, tipe mata air dilokasi studi dapat digolongkan kedalam mata air decending springs yang bergerak karena adanya pengaruh gravitasi bumi. Pada bidang-bidang patahan yang terdapat di lokasi studi, tidak ditemukan adanya mataair yang bersifat bergerak naik atau ascending springs dengan debit yang besar. Air yang keluar dari zona rekahan ini terjadi pada saat musim penghujan dengan debit kecil dan terbatas. Sedangkan pada musim kemarau, debitnya berkurang hingga kering. Hal ini terjadi karena beberapa bidang patahan dan rekahan di daerah penambangan batubara PT.BA UPO sudah banyak yang terpotong akibat proses penambangan. Gambar 2 berikut ini adalah ilustrasi keterdapatan mata air pada zona patahan dan rekahan di sekitar IUP PT.BA UPO.
Gambar 32. Ilustrasi Keterdapatan Mata Air Pada Zona R (Rusli HAR, 2016)
Tipe mata air decending springs ini sangat dipengaruhi oleh iklim. Pada musim penghujan debit mata air yang berupa seepage ini akan bertambah. Sedangkan pada musim kemarau, debitnya
71
akan berkurang dan bahkan bisa menjadi kering. Ilustrasinya dapat dilihat pada Gambar 3.
Gambar 33. Ilustrasi Keterdapatan Mata Air Pada
Daerah Penelitian (Rusli HAR, 2016) Di dalam wilyah IUP PT.BA UPO, terutama pada daerah bekas tambang terbuka (Bekas PETI dan WPR) dan daerah-daerah yang sudah di reklamasi ditemukan mata air yang terjadi akibat aliran debris. Mataair ini terdapat pada daerah bekas ter jadinya longsoran tipe debris. Puing-puing sisa longsoran yang terdiri dari material kasar (pasir, kerikil, kerakal hingga bolder) membentuk lapisan baru yang dialasi oleh lapisan kedap air. Lapisan tersebut sangat poros dan dapat menyimpan air. Muka airtanah lebih tinggi dari posisi mataairnya, sehingga dengan bantuan gaya gravitasi, air dapat merembes/mengalir secara perlahan-lahan membentuk mataair. Tipe mataair debris (debris springs) juga sangat dipengaruhi oleh iklim. Pada musim penghujan debit ini akan bertambah. Sedangkan pada musim kemarau, debitnya akan
72
berkurang dan bahkan bisa menjadi kering. Sebagai ilustrasi kejadian mata air debris dapat dilihat pada Gambar 39.
Gambar 34. Ilustrasi Keterdapatan Mata Air Debris (Debris Springs) Pada daerah Penelitian (Rusli HAR, 2016)
2. Pola Aliran Air Tanah wilayah IUP PT Bukit Asam dsn sekitarnya Pola arah aliran air tanah di wilayah IUP PT Bukit Asam (Persero) Tbk UPO dan sekitarnya dapat dipetakan dengan menggunakan data tinggi muka air tanah. Tinggi muka air tanah diperoleh dari kedalaman muka air tanah dari permukaan, dan dikurangi elevasi ketinggian permukaan tempat sampel penelitian. Untuk mendapatkan peta pola aliran air tanah, Data tersebut diolah dengan batuan software Arcgis 10.4. Data hasil pengukuran muka air tanah dapat dilihat pada Tabel 04.
73
Tabel 5. Data pengukuran Muka Air Tanah di wilayah IUP PT BA (Persero) Tbk UPO dan sekitarnya
74
Pengukuran tinggi muka air tanah digunakan sebagai dasar untuk mengetahui bagaimana arah aliran air tanah pada lapisan akuifer bebas (unconfined aquifer) yang dipengaruhi oleh gravitasi. Sebaran tinggi muka air tanah hasil pengukuran di lapangan dapat dilihat pada grafik di bawah ini : Elevasi
Sampel
Gambar 35. Grafik Kedalaman Muka Air Tanah di Wilayah IUP PT BA UPO
Hasil pengolahan data pengukuran tinggi muka air tanah dengan bantuan software ArcGis 10.4 yang digunakan untuk mengetahui pola aliran air tanah menunjukkan adanya flownets. Flownets merupakan peta yang berisikan kontur elevasi muka air tanah (equiptential line) dan arah aliran air tanah (streamlines). Garis kontur menunjukkan daerah- daerah yang mempunyai tinggi muka air tanah sama. Peta ini dihasilkan dari interpolasi titik-titik tinggi muka air tanah yang telah diketahui sebelumnya. Arah aliran air tanah dapat ditentukan dengan menarik garis tegak lurus (900) memotong kontur muka air tanah tinggi ke kontur muka
75
air tanah rendah (Todd,1980). Peta pola aliran air tanah dapat dilihat pada gambar berikut :
Gambar 36. Peta Arah Aliran Muka Air Tanah di Wilayah IUP PT BA (Persero) Tbk UPO dan sekitarnya
Gambar di bawah ini menunjukkan peta kontur permukaan di wilayah IUP PT BA (Persero) Tbk UPO
76
Gambar 37. Peta Kontur Permukaan di wilayah IUP PT BA
(Persero) Tbk UPO dan sekitarnya Wilayah IUP PT BA (Persero) Tbk UPO di kota sawahlunto meliputi: Sebagian Kecamatan Talawi, Kecamatan Barangin dan Kecamatan Lembah Sugar.
77
Berdasarkan peta pola arah aliran air tanah di wilayah IUP PT BA (Persero) Tbk UPO (Gambar 36), analisis arah aliran air tanah dapat diketahui dengan menarik garis tegak lurus memotong garis kontur muka air tanah. Pada wilayah kecamatan talawi dan sekitarnya secara umum aliran air tanah bergerak menuju sistem (kecamatan talawi). Ini menyebabkan adanya akumulasi air tanah pada daerah bagian tengah kecamatan talawi. Hal ini juga menyebabkan kondisi sumur gali warga tidak kering walaupun cuaca sedang kemarau. Hal yang sama juga terjadi pada daerah di wilayah kecamatan lembah sugar dan sekitarnya. Aliran air tanah bergerak menuju sistem ( kecamatan lembah sugar dan sekitarnya), ini menyebabkan adanya akumulasi air tanah pada wilayah bagian tengah kecamatan lembah sugar. Sedangkan pada kecamatan barangin aliran air bergerak keluar dari sistem (kecamatan barangin). Hal ini menjelaskan bahwa pengisian kembali/ supply air tanah hanya mengandalkan air hujan. Tidak ada supply kepada air tanah selain air hujan, sehingga perubahan tata guna lahan yang cenderung menutupi daerah resapan akan mengancam ketersedian air tanah di lokasi ini. pola aliran air tanah seperti ini dapat menyebabkan kekeringan di sumur-sumur penduduk. Berdasarkan Gambar 36 (peta aliran air tanah) dan Gambar 37 (peta kontur permukaan) dapat dilihat ketinggian muka air tanah pada permukaan lereng penelitian. Pembahasan lebih lanjut dijelaskan pada sub-bab analisis kestabilan lereng dengan topik pembahasan kondisi air tanah pada lereng.
78
B. Karakteristik Batuan 1. Hasil Uji Sifat Fisik Batuan
Dari hasil pengamatan dilapangan dengan titik koordinat 100˚ 45' 18" BT d an 00˚ 37' 15.5" LS pada elevasi 243.3 m, diketahui jenis sampel batuan penyusun lereng yang ditinggalkan adalah batuan sandstone. Uji sifat fisik yang dilakukan pada penelitian ini bertujuan untuk mengetahui nilai bobot isi kering, setengah jenuh dan jenuh yang berguna sebagai propertis material dalam melakukan analisis kestabilan lereng. Hasil pengukuran uji sifat fisik batuan pada daerah penelitian adalah sebagai berikut :
No 1 2 3 4 5 6 7 8 Ket :
Tabel 6. Data uji sifat fisik batuan Parameter Nilai No. Sampel GT_KD-D5 Wn (gr) 316.25 Wo (gr) 314.7 Ww (gr) 318.86 196.74 Ws (gr) 3 25.40 ɤ Nat (KN/m ) ɤDry (KN/m3) 25.27 3 ɤSat (KN/m ) 25.61
Wn = Berat conto asli Wo = Berat conto kering Ww= Berat conto jenuh
Bobot Isi Asli ( ɤNat =
Bobot Isi Kering (ɤDry =
Bobot isi Jenuh ( ɤSat =
−
)
−
−
)
)
Ws = Berat conto jenuh tergantung Cat = 1 gr/m3 = 9.807 kN/m3
2. Hasil Uji Sifat Mekanik batuan
a. Uji kuat tekan uniaksial Uji tekan dilakukan untuk mengukur kuat tekan uniaksial (unconfined Comprehensive Strenght) dari sebuah contoh batuan
79
berbentuk silinder dalam satu arah (uniaxial). Tujuan utama uji ini adalah untuk mengklasifikasikan kekuatan dan karakteristik batuan utuh. Berdasarkan uji kuat tekan uniaksial (UCS), didapat hasil sebagaimana berikut ini : Panjang/Tinggi Sampel (L) :
12 cm
Diameter Sampel (D)
:
5.5 cm
L/D
:
2.18
Tabel 7. Uji Kuat Tekan Uniaksial
No
Id Sampel
1 2 3
GT_KD-D5 GT_KD-D6 GT_KD-D7
Parameter Luas Diameter Alas (cm) (cm2) 5.5 23.75 5.5 23.75 5.5 23.75
Beban (Kg)
UCS (mPa)
9988 42.06 9080 38.24 10896 45.89 Total 126.18 Rata- rata 42.06
b. Uji kuat Geser Uji geser batuan merupakan perlawanan internal batuan terhadap tegangan yang bekerja sepanjang bidang geser dalam batuan t ersebut, yang dipengaruhi oleh karakteristik intrisik dan faktor eksternal. Oleh karena itu kita perlu mengetahui parameter-parameter kuat geser batuan, yaitu kohesi (c) dan sudut geser dalam ( φ ) yang dipengaruhi oleh uji geser langsung di laboratorium. Berdasarkan uji kuat geser langsung, diapat data sebagai berikut : Tinggi Sampel (L)
: 8 cm
Diameter Sampel (D)
: 3.7 cm
L/D
: 2.16
Luas Penampang
: ¼ π D2 = 10.74665 cm 2
80
Tabel 8. Hasil uji kuat geser langsung Sample
Tegangan normal
Beban geser, kg
Kuat geser, kg/cm 2
No. 1 2 3
kg/cm2 18.98 23.72 31.81
Residu 183.55 249.83 254.93
Residu 17.08 23.25 26.51
Dari tabel 8 didapat garis selubung kekuatan batuan sandstone seperti terlihat pada gambar di bawah ini : 30
) 2 m20 c / g k ( r e s e 10 g t a u K
0 0.00
5.00
10.00
y = 0.6993x + 4.9116 R² = 0.8978
15.00
20.00
25.00
30.00
35.00
Tegangan normal (kg/cm2)
Gambar 38. Grafik garis selubung kekuatan batuan
Dari grafik dan persamaan yang di dapat pada Gambar 42 diketahui kohesi dan sudut geser dalam residu batuan sebagai berikut : a) Kohesi (c)
: 0.6993x + 4.9116 : 4.911 kg/cm 2 : 481,6 kPa
b) Sudut Geser dalam ( φ )
: Tan-10.6993 = 34.95 °
81
C. Analisis Kestabilan Lereng 1. Pengukuran Geometri Lereng Aktual
Berdasarkan hasil pengukuran, lereng mengarah kepada N 316 O/55 O. Pengukuran geometri lereng aktual yang dilakukan, didapat data geometri lereng sebagaimana yang terlihat di tabel berikut : Tabel 9. Data Geometri Lereng Koordinat Lokasi
Kandih
Geometri Lereng
X
Y
Z (m)
100˚ 45' 18" BT
00˚ 37' 15.5" LS
243.3
Lithologi
Sandstone
Tinggi (m)
Sudut (°)
12
55
2. Survey Data Diskontinuitas dan Klasifikasi Massa Batuan a. Survey Data Diskontinuitas
Survey data diskontinuitas dilakukan dengan metode scanline sampling yang dimaksudkan untuk menganalisis pola atau orientasi yang dapat menyebabkan ketidakstabilan lereng batuan dan berperan sebagai langkah awal dalam menganalisis bentuk dan tipe longsoran yang mungkin terjadi dan sebagai masukan dalam pengklasifikasian massa batuan. Pengukuran dilakukan dengan panjang garis scanline 10 m yang dianggap mampu mewakili nilai diskontinuitas pada lereng. Adapun hasil pengukuran survey data diskontinuitas dapat dilihat pada tabel dibawah ini :
82 Tabel 10. Pengukuran Data Diskontinuitas
83
84
85 b. Analisis Klasifikasi Massa Batuan/ Rock Mass Rating (R MR )
Hasil pembobotan nilai massa batuan secara RMR pada lereng disajikan pada table berikut ini : Tabel 11. Penentuan nilai RMR Pada Lereng No.
1
Parameter
2 3
Kuat Tekan Batuan Utuh/ UCS (mPa) RQD (%) Jarak Kekar (mm)
4
Kondisi Kekar
5
Air Tanah
Pengamatan
Range of Value
Rating
42.06
25-50
4
48.9 25-50 98.5 60-200 mm Slighty rough surfaces Separation < 1mm, Slighty weathered walls Wet Total RMR
RMR
8 8 25 7 52
Berdasarkan klasifikasi RMR yang dikeluarkan Binienski (1989) jenis batuan dengan total RMR 52 masuk dalam kategori batuan sedang/ fair rock ( RMR 41-60). 3. Kondisi Air Tanah Pada Lereng
Kondisi air tanah yang akan mempengaruhi kestabilan lereng diambil berdasarkan dari hasil analisis kontur muka air tanah pada titik pengamatan yang dapat dilihat pada pembahasan pola air tanah yang telah di bahas sebelumnya. Merujuk pada peta arah aliran air tanah (Gambar. 41) didapat hasil pada titik pengamatan lereng, muka air tanah berada pada elevasi 242.4 mdpl dan elevasi pemukaan atas lereng berada pada ketinggian 243.3 mdpl. Ini menunjukkan selisih antara elevasi permukaan atas lereng dan muka air tanah pada lereng penelitian adalah 90 cm (243.4 m- 242.4 m =
86 0.9 m ) dibawah permukaan atas lereng. Hasil ini digunakan sebagai data masukan dalam analisis kestabilan lereng. 4. Analisis Kestabilan Lereng
a. Analisis Kinematik Analisis kinematic pada lereng penelitian dengan garis scanline sepanjang 10 m ditunjukkan pada gambar berikut ini :
Gambar 39. Pengukuran diskontinuitas lereng (scanline sampling)
Dalam melakukan analisis kinematik, digunakan bantuan software Dips v6.0. dari hasil pengolahan terdapat 2 set diskontinuitas yaitu : Joint set 1 = dip/dip dir. = 64°/45° , Joint set 2 = dip/dip dir. = 66°/16°, (Gambar 43)
Gambar 40. Analiis kinematik lereng penelitian
87 Berdasarkan
pola-pola
diskontinuitas
yang
muncul
dan
kedudukan lereng menunjukkan adanya potensi longsoran bidang. b. Analisis Kestabilan Lereng dengan metode Slope Mass Rating (SMR) Penentuan nilai SMR dapat dilakukan dengan perhitungan SMR = RMR – (F1xF2xF3) + F4
Faktor koreksi SMR dapat ditentukan sebagai berikut : Tabel 12. Faktor koreksi penentuan nilai SMR (Romana,1985)
keterangan : αj = dip.dir kekar αs = dip.dir slope βj = dip kekar βs = dip slope
P = longsoran bidang/ Planar P = longsoran Topling
Deskripsi untuk setiap kelas SMR dapat dilihat pada tabel berikut:
88 Berdasarkan analisis kinematik, potensi longsoran daerah penelitian adalah potensi longsoran bidang. Berikut ini adalah data yang digunakan sebagai masukan dalam penentuan nilai SMR :
Lereng
= dip/dip dir. = 55/46
Joint set 1 = dip/dip dir. = 64/45
Joint set 2 = dip/dip dir. = 65/15
Lereng daerah penelitian adalah lereng alami/ bekas tambang terbuka PT Bukit Asam (Persero) Tbk UPO
Pembobotan nilai SMR dapat dilihat pada tabel berikut : Tabel 13. Pembobotan nilai SMR Lereng Kandi bekas tambang PT BA (Persero) Tbk UPO
Penilaian kestabilan lereng daerah penelitian berdasarkan nilai Slope Mass Rating (SMR) menyatakan bahwa lereng dalam keadaan stabil (Good).
89 c. Analisis Kestabilan Lereng dengan Software Rocscience Slide 6.0 Analisis kestabilan lereng menggunakan metode kesetimbangan batas dengan bantuan program Rocscience Slide 6.0 dengan data masukan/ propertis material sesuai dengan pembahasan sebelumnya. Parameter-parameter yang dipakai untuk analisis kestabilan lereng ini dapat dilihat pada tabel berikut : Tabel 14. Parameter Geomekanik Analisis Kestabilan Lereng No
Parameter
Nilai
1
Jenis Batuan
Sandstone
2.
Tinggi Lereng (m)
12
3
Kemiringan Lereng (°)
55
4
Bobot Isi (KN/cm3)
25,61
5
Kohesi, c (kPa)
481,6
6
Sudut Geser Dalam, Φ (o) 34,95
8
Tinggi MAT (m)
11,1
Hasil analisis kestabilan lereng dengan bantuan program Rocscience Slide 6.0 dapat dilihat pada gambar berikut ini :
Gambar 41. Analisis Kestabilan Lereng Kandi dengan MAT 11,1 m
90 Hasil yang ditunjukkan dalam analisis kestabilan lereng kandi memperoleh faktor keamanan sebesar 5,809. Ini menunjukkan lereng yang ditinggalkan oleh PT Bukit Asam (Persero) Tbk Unit Penambangan Ombilin yang berada di wilayah kandi dalam kondisi aman/ stabil dengan standar faktor keamanan 1.2 . Untuk melihat pengaruh keberadaan muka air tanah terhadap kestabilan lereng, berikut ditampilkan analisis kestabilan lereng penelitian dengan mengabaikan adanya air tanah (Gambar 42).
Gambar 42. Analisis Kestabilan Lereng Kandi tanpa MAT
Hasil analisis kestabilan lereng tanpa MAT menunjukkan faktor keamanan lereng sebesar 6,366. Hasil ini menunjukkan lereng masih dalam keadaan aman dengan standar FK 1,2.
91 Perbedaan
hasil
analisis
kestabilan
lereng
dengan
mempertimbangkan muka air tanah (FK = 5,809) dan analisis kestabilan lereng tanpa mempertimbangkan muka air tanah (FK = 6,366) menunjukkan adanya pengaruh muka air tanah terhadap nilai kestabilan lereng dengan standar FK 1,2. Hal ini menginformasikan perlunya pemantauan muka air tanah dalam menjaga kestabilan lereng, khususnya di daerah penelitian.
BAB V KESIMPULAN DAN SARAN
A. Kesimpulan
Berdasarkan penlitian yang dilakukan dapat disimpulkan bahwa : 1. Pola aliran air tanah pada wilayah IUP PT BA (Persero) Tbk UPO dapat dibagi sebagai berikut : a. Pada wilayah Kecamatan Talawi dan sekitarnya, wilayah Kecamatan Lembah Sugar dan sekitarnya secara umum aliran air tanah bergerak menuju sistem (Kecamatan Talawi dan Kecamatan Lembah Sugar). Ini menyebabkan adanya akumulasi air tanah pada daerah bagian tengah wilayah. Hal ini juga menyebabkan kondisi sumur gali warga tidak kering walaupun cuaca sedang kemarau. b. Sedangkan pada Kecamatan Barangin aliran air bergerak keluar dari sistem (Kecamatan Barangin). Hal ini menjelaskan bahwa pengisian kembali/ supply air tanah hanya mengandalkan air hujan, sehingga perubahan tata guna lahan yang cenderung menutupi daerah resapan akan mengancam ketersedian air tanah di lokasi ini. 2. Berdasarkan hasil interprestasi dari kontur muka air tanah di wilayah penelitian, tinggi muka air tanah (MAT) berada pada ketinggian 242.4 mdpl dan tinggi permukaan berada pada ketinggian 243,3 mdpl. Ini menunjukkan MAT berada 90 cm dibawah permukaan lereng. Hasil ini digunakan sebagai data masukan dalam analisis kestabilan lereng
92
93
3. Berdasarkan hasil uji laboratorium dan perhitungan di dapat nilai sudut geser dalam sebesar (Φ) = 34.95 o, kohesi (c) = 42.06 kPa dan bobot isi = 25.61 KN/cm 3. Parameter tersebut digunakan sebagai parameter masukan dalam analisis kestabilan lereng. 4. Pada analisis Rock Mass Rating (RMR), massa batuan penyusun lereng dikategorikan batuan sedang (Fair Rock) dengan nilai RMR sebesar 52. 5. Dalam analisis kinematik, terdapat potensi terjadinya longsoran bidang/ plannar . Sedangkan untuk analisis Slope Mass Rating (SMR), lereng yang ditinggalkan termasuk dalam rentang nilai good /stabil. 6. Hasil analisis kestabilan lereng penelitian dengan program Rocscience Slide 6.0 menyatakan bahwa factor keamanan lereng penelitian dengan pengaruh MAT sebesar
5.809. sedangkan nilai FK lereng tanpa
pengaruh MAT sebesar 6,366. Perbedaan nilai ini menunjukkan adanya pengaruh MAT dalam kestabilan lereng. Hal ini memnginformasikan perlunya pemantauan MAT dalam menjaga stabilitas lereng. B. Saran
1. Pada penelitian ini, pengukuran muka air tanah pada sumur gali penduduk, mata air, dan rembesan pada lereng-lereng di wilayah IUP PT Bukit Asam (Persero) Tbk UPO hanya dilakukan pada musim kering. Diperlukan penelitian selanjutnya untuk pengukuran muka air tanah pada musim penghujan untuk mengetahui fluktuasi muka air tanah sebagai parameter masukan dalam analisis kestabilan lereng
