KESTABI LANLERENG T AMB MBANG ( SLOPESTABI LI TYOF MI NI NG)
KESTABILAN LERENG PADA PADA TAMBANG TAMBANG PERMUKAAN PERMU KAAN (SLOPE STABILITY OF SURFACE MINING)
A. Pengantar Umum
Kestabilan dari suatu lereng pada kegiatan penambangan dipengaruhi oleh kondisi geologi daerah setempat, bentuk keseluruhan lereng pada lokasi tersebut, kondisi air tanah setempat, faktor luar seperti getaran akibat peledakan ataupun alat mekanis yang beroperasi dan juga dari teknik penggalian yang digunakan dalam pembuatan lereng. Faktor pengontrol ini jelas sangat berbeda untuk situasi penambangan yang berbeda dan sangat penting untuk memberikan aturan yang umum untuk menentukan seberapa tinggi atau seberapa landai suatu lereng untuk memastikan lereng itu akan tetap stabil. Apabila Apabila kestabilan kestabilan dari suatu lereng dalam operasi operasi penambanga penambangan n meragukan, meragukan, maka analisa terhadap kestabilannya harus dinilai berdasarkan dari struktur geologi, kondisi air tanah dan faktor pengontrol lainnya yang terdapat pada suatu lereng. Kestabi Kestabilan lan lereng lereng penamb penambang angan an dipeng dipengaru aruhi hi oleh oleh geomet geometri ri lereng lereng,, strukt struktur ur batuan, sifat fisik dan mekanik batuan serta gaya luar yang bekerja pada lereng tersebut. Suatu cara yang umum untuk menyatakan kestabilan suatu lereng penambangan adalah adalah dengan dengan faktor faktor keamana keamanan. n. Faktor Faktor ini merupa merupakan kan perban perbandin dingan gan antara antara gaya gaya penahan yang membuat lereng tetap stabil, dengan gaya penggerak yang menyebabkan terjadinya longsor. Faktor Faktor keaman keamanan an (FK) (FK) lereng lereng tanah tanah dapat dapat dihitu dihitung ng dengan dengan berbag berbagai ai metode metode.. Longs Longsora oran n dengan dengan bidang bidang gelinci gelincirr ( slip Surface), Surface), F dapat dapat dihitu dihitung ng dengan dengan metode metode sayatan sayatan ( slice slice method ) menuru menurutt Fellin Fellinius ius atau ishop. ishop. !ntuk !ntuk suatu suatu lereng lereng dengan dengan penampang yang sama, cara Fellinius dapat dibandingkan nilai faktor keamanannya dengan cara ishop. "ata yang diperlukan dalam suatu perhitungan sederhana untuk mencari nilai FK ( Faktor Faktor keamanan lereng lereng ) adalah sebagai berikut #
a.
"ata lereng atau geometri lereng (terutama diperlukan untuk membuat penampang lereng). $eliputi # sudut Kemiringan lereng, tinggi lereng dan lebar jalan angkut atau berm pada lereng tersebut.
b. "ata mekanika tanah
− Sudut geser dalam (ɸ) − obot isi tanah atau batuan (%) − Kohesi (c) − Kadar air tanah (&) c.
Faktor Luar '
etaran akibat kegiatan peledakan,
'
eban alat mekanis yang beroperasi, dll.
"ata mekanika tanah yang diambil sebaiknya dari sampel tanah yang tidak terganggu (Undisturb soil ). Kadar air tanah (&) diperlukan terutama dalam perhitungan yang menggunakan computer (terutama bila memerlukan data % dry atau bobot satuan isi tanah kering, yaitu # % dry % *et + ( - &). !mumnya formula untuk menentukan Faktor Keamanan (FK) suatu lereng tambang, pada lereng yang dipengaruhi oleh muka air tanah nilai F adalah sbb #
ada lereng yang tidak dipengaruhi oleh muka air tanah, nilai F adalah sbb.#
"imana # c
kohesi (k/+m0)
ɸ
sudut geser dalam (derajat)
1
sudut bidang gelincir pada tiap sayatan (derajat)
2 l L
tekanan air pori (k/+m0) panjang bidang gelincir pada tiap sayatan (m)3 jumlah panjang bidang gelincir
2i 4 li tekanan pori di setiap sayatan (k/+m) 5
luas tiap bidang sayatan ($0) 4 bobot satuan isi tanah (%, k/+m 6)
B. Fat!r Yang Mem"engaru#$ Ke%ta&$'an Lereng
Faktor'faktor yang perlu diperhatikan dalam menganalisa kestabilan lereng penambangan adalah sebagai berikut # ( Ir. Karyono M.T, Diklat erencanaan Tambang Terbuka, !nisba). .. Kuat eser 7anah atau atuan Kekuatan yang sangat berperan dalam analisa kestabilan lereng terdiri dari sifat fisik dan sifat mekanik dari batuan tersebut. Sifat fisik batuan yang digunakan dalam menganalisa kemantapan lereng adalah bobot isi tanah (γ ), sedangkan sifat mekaniknya adalah kuat geser batuan yang dinyatakan dengan parameter kohesi (c) dan sudut geser dalam ( φ). Kekuatan geser batuan ini adalah kekuatan yang berfungsi sebagai gaya untuk mela*an atau menahan gaya penyebab kelongsoran. a. B!&!t $%$ tana# atau &atuan
/ilai bobot isi tanah atau batuan akan menentukan besarnya beban yang diterima pada permukaan bidang longsor, dinyatakan dalam satuan berat per 8olume. obot isi batuan juga dipengaruhi oleh jumlah kandungan air dalam batuan tersebut. Semakin besar bobot isi pada suatu lereng tambang maka gaya geser penyebab kelongsoran akan semakin besar. obot isi diketahui dari pengujian laboratorium. /ilai bobot isi batuan untuk analisa kestabilan lereng terdiri dari 6 parameter yaitu nilai obot isi batuan pada kondisi asli ( γ n), kondisi kering (γ d) dan obot isi pada kondisi basah ( γ *). &. K!#e%$
Kohesi adalah gaya tarik menarik antara partikel dalam batuan, dinyatakan dalam satuan berat per satuan luas. Kohesi batuan akan semakin besar jika kekuatan gesernya makin besar. /ilai kohesi (c) diperoleh dari pengujian laboratorium yaitu pengujian kuat geser langsung !direct shear strength test" dan pengujian tria4ial !tria#ial test". . Suut ge%er a'am ( )
Sudut geser dalam merupakan sudut yang dibentuk dari hubungan antara tegangan normal dan tegangan geser di dalam material tanah atau batuan. Sudut geser dalam adalah sudut rekahan yang dibentuk jika suatu material dikenai tegangan atau gaya terhadapnya yang melebihi tegangan
gesernya. Semakin besar sudut geser dalam suatu material maka material tersebut akan lebih tahan menerima tegangan luar yang dikenakan terhadapnya. !ntuk mengetahui nilai kohesi dan sudut geser dalam, dinyatakan dalam persamaan berikut # 9nt :n tan φ - c "imana # 9nt :n φ c
tegangan geser tegangan normal sudut geser dalam
rinsip
kohesi pengujian direct
shear
strength
test atau
juga
dikenal
dengan shear bo# test adalah menggeser langsung contoh tanah atau batuan di ba*ah kondisi beban normal tertentu. ergeseran diberikan terhadap bidang pecahnya, sementara untuk tanah dapat dilakukan pergeseran secara langsung pada conto tanah tersebut. eban normal yang diberikan diupayakan mendekati kondisi sebenarnya di lapangan. !ntuk perhitungan dalam pengujian di laboratorium digunakan rumus'rumus perhitungan sebagai berikut #
• 7egangan geser# • 7egangan normal !normal stress" #
"imana #
9nt :n A ; ?
7egangan eser 7egangan /ormal eban normal Luas silinder sampel direct shear test Kalibrasi "irectian <,=> . 4 embacaan Dial
"ari perhitungan'perhitungan tersebut diperoleh harga tegangan geser (9nt) dan tegangan normal (: n) yang kemudian diplotkan pada grafik dengan kuat geser sebagai ordinat dan tegangan normal sebagai absis. "ari grafik tersebut diperoleh kur8a kekuatan geser massa batuan yaitu harga kohesi (c) dan harga sudut geser dalamnya ( φ).
;ubungan tegangan geser (9 nt) dan tegangan normal (: n) dapat dilihat pada gambar 6.. berikut.
ambar a. ;ubungan tegangan geser ( τnt) dan tegangan normal ( σn) .0. Struktur geologi Keadaan
struktur
geologi
yang
harus
diperhatikan
pada
analisa kestabilan lereng penambanganadalah bidang'bidang lemah dalam hal ini bidang ketidakselarasan !discontinuity". Ada dua macam bidang ketidakselarasan yaitu # . Mayor discontinuity, seperti kekar dan patahan. 0. Minor discontinuity, seperti kekar dan bidang'bidang perlapisan. Struktur geologi ini merupakan hal yang penting di dalam analisa kemantapan lereng karena struktur geologi merupakan bidang lemah di dalam suatu masa batuan dan dapat menurunkan atau memperkecil kestabilan lereng.
.6. eometri lereng
eometri lereng yang dapat mempengaruhi kestabilan lereng meliputi tinggi lereng, kemiringan lereng dan lebar berm (b), baik itu lereng tunggal (Single slope)
maupun
lereng
keseluruhan !o$erallslope". Suatu
lereng
disebut
lereng tunggal (Single slope) jika dibentuk oleh satu jenjang saja dan disebut keseluruhan !o$erall slope" jika dibentuk oleh beberapa jenjang.
ambar b. eometri lereng tambang Lereng yang terlalu tinggi akan cenderung untuk lebih mudah longsor dibanding dengan lereng yang tidak terlalu tinggi dan dengan jenis batuan penyusun yang sama atau homogen. "emikian pula dengan sudut lereng, semakin
besar sudut kemiringan lereng, maka lereng tersebut akan semakin tidakstabil. Sedangkan semakin besar lebar berm maka lereng tersebut akan semakin stabil. .=. 7inggi muka air tanah $uka air tanah yang dangkal menjadikan lereng sebagian besar basah dan batuannya mempunyai kandungan air yang tinggi, kondisi ini menjadikan kekuatan batuan menjadi rendah dan batuan juga akan menerima tambahan beban air yang dikandung, sehingga menjadikan lereng lebih mudah longsor. >. @klim @klim berpengaruh terhadap kestabilan lereng karena iklim mempengaruhi perubahan temperatur. 7emperatur yang cepat sekali berubah dalam *aktu yang singkat akan mempercepat proses pelapukan batuan. !ntuk daerah tropis pelapukan lebih cepat dibandingkan dengan daerah dingin, oleh karena itu singkapan batuan pada lereng di daerah tropis akan lebih cepat lapuk dan ini akan mengakibatkan lereng mudah tererosi dan terjadi kelongsoran. .. aya luar aya
luar yang mempengaruhi
kestabilan
lereng
penambangan
adalah beban alat mekanis yang beroperasi diatas lereng, getaran yang diakibatkan oleh kegiatan peledakan, dll. C. K'a%$*$a%$ Ke'!ng%!ran
Benis atau bentuk longsoran tergantung pada jenis material penyusun dari suatu lereng dan juga struktur geologi yang berkembang di daerah tersebut. Karena batuan mempunyai sifat yang berbeda, maka jenis longsorannya pun akan berbeda pula. Longsoran pada kegiatan pertambangan secara umum diklasifikasikan menjadi empat bagian, yaitu # longsoran bidang ( plane failure), longsoran baji (%edge failure), longsoran guling (toppling failure) dan longsoran busur (circular failure). $ade Asta*a Cai, "r. @r, (DDE) Laboratorium eoteknik, usat @lmuCekayasa Antar !ni8ersitas @7 andung. G.. Longsoran idang ( plane failure) Longsoran bidang merupakan suatu longsoran batuan yang terjadi disepanjang bidangluncur yang dianggap rata. idang luncur tersebut dapat berupa rekahan, sesar maupun bidang perlapisan batuan.
Syarat'syarat terjadinya longsoran bidang adalah (ambar 6.=) berikut # '
idang luncur mempunyai arah yang tidak berbentuk lingkaran.
'
Bejak bagian ba*ah bidang lemah yang menjadi bidang luncur dapat dilihat di muka lereng, dengan kata lain kemiringan bidang gelincir lebih kecil dari kemiringan lereng.
'
Kemiringan bidang luncur lebih besar dari pada sudut geser dalamnya.
'
7erdapat bidang bebas pada kedua sisi longsoran.
ambar c. Longsoran bidang
G.0. Longsoran aji (%edge failure) Sama halnya dengan longsoran bidang, longsoran baji juga diakibatkan oleh adanya struktur geologi yang berkembang. erbedaannya adalah adanya dua struktur geologi (dapat sama jenis atau berbeda jenis) yang berkembang dan saling berpotongan. Syarat terjadinya longsoran baji adalah sebagai berikut # '
Longsoran baji ini terjadi bila dua buah jurus bidang diskontinyu saling berpotongan pada muka lereng
'
Sudut garis potong kedua bidang tersebut terhadap horiHontal ( ψ ƒi) lebih besar dari pada sudut geser dalam ( φ) dan lebih kecil dari pada sudut kemiringan lereng ( ψ i).
'
Longsoran terjadi menurut garis potong kedua bidang tersebut.
ambar d. Longsoran aji
G.6. Longsoran uling (toppling failure) Longsoran guling terjadi pada lereng terjal untuk batuan yang keras dengan bidang'bidang lemah tegak atau hampir tegak dan arahnya berla*anan dengan arah kemiringan lereng. Kondisi untuk menggelincir atau mengguling ditentukan oleh sudut geser dalam dan kemiringan sudut bidang gelincirnya. Kelongsoran
guling
pada
suatu
lereng
diasumsikan
sebagai
berikut,
suatu balok dengan tinggi h dan lebar dasar balok b terletak pada bidang miring dengan sudut kemiringan sebesar δ yanggambarkan diba*ah ini.
ambar e. Kriteria terjadinya longsoran guling "ari gambar diatas terdapat empat kondisi yaitu # '
Bika δ I φ dan b+h J tan δ, balok dalam kondisi stabil, artinya lereng tersebut dalam kondisi &man.
'
Bika δ J φ dan b+h J tan δ, balok akan menggelincir, artinya material pada lereng tersebut akan menggelincir (Tidak &man)
'
Bika δ J φ dan b+h I tan δ, balok akan menggelincir dan mengguling, artinya material pada lereng tersebut akan menggelincir dan mengguling (Tidak &man)
'
Bika δ I φ dan b+h I tan δ, balok akan langsung mengguling, artinya material pada lereng tersebut akan langsung mengguling atau terjadi longsoran guling (Tidak &man).
G.=. Longsoran usur (circular failure) Longsoran busur merupakan longsoran yang paling umum terjadi di alam, terutama pada tanah dan batuan yang telah mengalami pelapukan sehingga hampir menyerupai tanah. ada batuan yang keras longsoran busur hanya dapat terjadi jika batuan tersebut sudah mengalami pelapukan dan mempunyai bidan'bidang lemah (rekahan) dengan jarak yang sangat rapat kedudukannya. "engan demikian longsoran busur juga terjadi pada batuan yang rapuh atau lunak serta banyak mengandung bidang lemah, maupun pada tumpukan batuan yang hancur.
ambar f. Longsoran usur
D. Met!e Ana'$%$% Ke%ta&$'an Lereng
Ada beberapa cara yang dapat dipakai untuk melakukan analisis kestabilan lereng, baik untuk lereng batuan maupun lereng tanah. $etode yang dibahas pada tulisan ini yaitu metode ishop ( 'ishop method ), aplikasi program eoStudio 0<<= Slope+5. emilihan metode bishop ini dikarenakan
lapisan tanah dilokasi adalah lapisan tanah yang tidak terlalu keras atau lunak dan berpotensi membentuk longsoran berbentuk busur lingkaran atau circular failure slope. erikut dijelaskan aplikasi metode bishop dalam menganalisa kestabilan lereng tambang. ".. $etode ishop $etode ini digunakan dalam menganalisa kestabilan lereng dengan memperhitungkan gaya'gaya antar irisan yang ada dan memperhitungkan komponen
gaya'gaya
keseimbangan
momen
(hori(ontal dari
dan
$ertikal )
masing'masing
dengan
potongan.
memperhatikan $etode
ishop
mengasumsikan bidang longsor berbentuk busur lingkaran atau circular. ertama yang harus diketahui adalah geometri dari lereng dan juga titik pusat busur lingkaran bidang luncur. 7ahap selanjutnya dalam proses analisis adalah membagi massa material di atas bidang longsor menjadi beberapa elemen atau potongan. ada umumnya jumlah potongan minimum yang digunakan adalah lima potongan untuk menganalisis kasus yang sederhana. !ntuk profil lereng yang kompleks atau yang terdiri dari banyak material yang berbeda, jumlah elemen harus lebih besar.
ambar g. lemen aya yang bekerja menurut $etode ishop Faktor keamanan
untuk metode ishop dapat dirumuskan sebagai berikut #
dimana #
5 berat segmen tanah ) kohesi tanah * sudut antara bidang horiHontal dengan segmen bidang longsor ɸ sudut geser dalam b lebar horiHontal segmen
arameter yang mutlak dimiliki untuk tiap'tiap elemen adalah kemiringan dari dasar elemen yaitu sebesar θ, tegangan 8ertikal yang merupakan perkalian antara tinggi h dan berat jenis tanah atau batuan ( γ ), tekanan air yang dihasilkan dari perkalian antara tinggi muka air tanah dari dasar elemen (h *) dan berat jenis air (γ *) dan kemudian lebar elemen (b). "isamping parameter tersebut kuat geser dan kohesi juga diperlukan di dalam perhitungan. roses selanjutnya adalah interasi faktor keamanan. $asukkan asumsi faktor keamanan .<< untuk memecahkan persamaan faktor keamanan. Seandainya nilai faktor keamanan yang didapat dari perhitungan mempunyai selisih lebih besar dari <,<< terhadap faktor keamanan yang diasumsikan, maka perhitungan diulang dengan memakai faktor keamanan hasil perhitungan sebagai asumsi kedua dari F. "emikian seterusnya hingga perbedaan antara ke dua F
kurang dari <,<<, dan F yang terakhir tersebut adalah faktor keamanan yang paling tepat dari bidang longsor yang telah dibuat. Sabtu, 10 Maret 2012
Analisis Kestabilan Lereng Batuan
Lereng adalah permukaan bumi yang membentuk sudut kemiringan tertentu dengan bidang horizontal. Lereng dapat terbentuk secara alami maupun buatan manusia. Lereng yang terbentuk secara alami misalnya: lereng bukit dan tebing sungai, sedangkan lereng buatan manusia antara lain: gaiian dan timbunan untuk membuat bendungan, tanggul dan kanal sungai serta dinding tambang terbuka (Arief, 2007. !estabilan lereng merupakan salah satu permasalahan yang sering dihadapai dalam peker"aan rekayasa konstruksi pertambangan. #angguan terhadap kestabilan lereng akan mengganggu keselamatan peker"a, kerusakan lingkungan, kerusakan alat penambangan, mengurangi intensitas produksi dan menggangu kelancaran pelaksanaan penambangan (Almenara, 2007. $leh karena itu, analisis kestabilan lereng sangat diperlukan dalam mencegah ter"adinya gangguan akibat bahaya longsor tersebut.
%u"uan utama dari analisis kestabilan lereng tambang adalah menghasilkan suatu rancangan dinding tambang yang aman dan ekonomis. &enurut Arief (2007 tu"uan dari analisis kestabilan lereng adalah sebagai berikut : 1. 'ntuk menentukan kondisi kestabilan dan tingkat keraanan suatu lereng. 2. &emperkirakan bentuk keruntuhan kritis yang mungkin ter"adi. 3. &enganalisis penyebab ter"adinya longsoran. 4. &empela"ari pengaruh gaya)gaya luar pada kestabilan lereng. 5. &erancang suatu desain lereng galian atau timbunan yang optimal dan memenuhi kriteri akeamanan dan kelayakan ekonomis.
6. &emperkirakan kestabilan lereng, selama konstruksi dilakukan maupun dalam "angka aktu yang pan"ang. 7. &erupakan dasar bagi rancangan ulang lereng setelah mengalami longsoran. 8. &enentukan metode perkuatan atau perbaikan lereng yang sesuai. !estabilan lereng batuan banyak dikaitkan dengan tingkat pelapukan dan struktur geologi yang hadir pada massa batuan tersebut, seperti sesar, kekar, lipatan dan bidang perlapisan (*ulistianto, 200+ dalam iah 2007. *truktur)struktur tersebut, selain lipatan, selan"utnya disebut sebagai bidang lemah. isamping struktur geologi, kehadiran air dan karakteristik fisik) mekanik "uga dapat mempengaruhi kestabilan lereng. *ecara umum perpaduan orientasi diskontinuitas batuan akan membentuk empat tipe longsoran utama pada batuan, yaitu : 1. Longsoran busur(circular sliding failure 2. Longsoran planar (planar sliding failure 3. Longsoran ba"i(edge sliding failure 4. Longsoran "ungkiran(toppling failure -amun demikian, seringkali tipe longsoran yang ada merupakan gabungan dari beberapa longsoran utama sehingga seakan)akan membentuk suatu tipe longsoran yang tidak beraturan (raeling failure atau seringkali disebut sebagai tipe longsoran kompleks. 'ntuk mengetahui adanya potensi tipe longsoran pada suatu aktiitas pemotongan lereng batuan, perlu dilakukan pemetaan orientasi diskontinuitas yang dilakukan, baik sebelum maupun sesudah lereng batuan tersebut tersingkap. *ementara itu, rnetode analitik untuk memprediksi potensi longsoran batuan dan cara penanggulangannya seringkali tidak efektif (&aerz, 2000 dalam /ndartyanto 2007. $leh karena itu, penggunaan desain empiris dan klasifikasi massa batuan men"adi penting (ranklin, +11 dalam /ndartyanto 2007.
*umber : Alrnenara, 3. 2007. 3ock *lope *tability 4oncepts. 5% -emont -usa %enggara: *umbaa 6arat. Arief, *.
2007. asar)asar Analisis !estabilan Lereng. 5% -4$: *oroako
iah, A.. 2007. Analisis !estabilan Lereng 6atugamping engan &enggunakan &etode !inematik an !lasiftkasi &assa 6atuan i esa -ongkosepet, !ecamatan 5on"ong, !abupaten #unungkidul, 8ogyakarta. 5rogram *tudi %eknik #eologi akultas lmu an %eknologi !ebumian nstitut %eknologi 6andung: 6andung.
/ndartyanto, A. 2007. Analisis !estabilan Lereng engan &enggunakan &etode !inematik an !lasifikasimassa 6atuan9 *tudi !asus i Area 5enambangan Andesit, esa elekong, !ecamatan 6ale /ndah, !abupaten 6andung, aa 6arat. 5rogram *tudi %eknik #eologi akultas lmu an %eknologi !ebumian nstitut %eknologi 6andung: 6andung.
http://thegoldenjubilee.blogspot.co.id/2012/03/analisis-kestabilan-lerengbatuan.htl
