KESTABILAN LERENG TAMBANG (SLOPE STABILITY OF MINING)
KESTABILAN LERENG PADA TAMBANG PERMUKAAN (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 kestabilan dari suatu lereng dalam operasi penambangan meragukan, maka analisa terhadap kestabilannya harus dinilai berdasarkan dari struktur geologi, kondisi air tanah dan faktor pengontrol lainnya yang terdapat pada suatu lereng. Kestabilan lereng penambangan dipengaruhi oleh geometri lereng, struktur 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 dengan faktor keamanan. Faktor ini merupakan perbandingan antara gaya penahan yang membuat lereng tetap stabil, dengan gaya penggerak yang menyebabkan terjadinya longsor. Faktor keamanan (FK) lereng tanah dapat dihitung dengan berbagai metode. Longsoran dengan bidang gelincir (slip Surface), F dapat dihitung dengan metode sayatan (slice method) menurut Fellinius atau Bishop. Untuk suatu lereng dengan penampang yang sama, cara Fellinius dapat dibandingkan nilai faktor keamanannya dengan cara Bishop.
Data yang diperlukan dalam suatu perhitungan sederhana untuk mencari nilai FK (Faktor keamanan lereng) adalah sebagai berikut : a.
Data lereng atau geometri lereng (terutama diperlukan untuk membuat penampang lereng). Meliputi : sudut Kemiringan lereng, tinggi lereng dan lebar jalan angkut atau berm pada lereng tersebut.
b.
Data mekanika tanah
-
Sudut geser dalam (ɸ)
-
Bobot isi tanah atau batuan (γ)
-
Kohesi (c)
-
Kadar air tanah (ω)
c.
Faktor Luar
-
Getaran akibat kegiatan peledakan,
-
Beban alat mekanis yang beroperasi, dll. Data mekanika tanah yang diambil sebaiknya dari sampel tanah yang tidak terganggu (Undisturb soil). Kadar air tanah (ω) diperlukan terutama dalam perhitungan yang menggunakan computer (terutama bila memerlukan data γ dry atau bobot satuan isi tanah kering, yaitu : γ dry = γ
wet
/ ( 1 + ω).
B. Faktor Yang Mempengaruhi Kestabilan Lereng Faktor-faktor yang perlu diperhatikan dalam menganalisa kestabilan lereng penambangan adalah sebagai berikut : (Ir. Karyono M.T, Diklat Perencanaan Tambang Terbuka, Unisba). B.1. Kuat Geser Tanah atau Batuan 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 (), sedangkan sifat mekaniknya adalah kuat geser batuan yang dinyatakan dengan parameter kohesi (c) dan sudut geser dalam (). Kekuatan geser batuan ini adalah kekuatan yang berfungsi sebagai gaya untuk melawan atau menahan gaya penyebab kelongsoran. a. Bobot isi tanah atau batuan
Nilai bobot isi tanah atau batuan akan menentukan besarnya beban yang diterima pada permukaan bidang longsor, dinyatakan dalam satuan berat per volume. Bobot 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. Bobot isi diketahui dari pengujian laboratorium. Nilai bobot isi batuan untuk analisa kestabilan lereng terdiri dari 3 parameter yaitu nilai Bobot isi batuan pada kondisi asli (n), kondisi kering (d) dan Bobot isi pada kondisi basah (w).
b. Kohesi 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. Nilai kohesi (c) diperoleh dari pengujian laboratorium yaitu pengujian kuat geser langsung (direct shear strength test) dan pengujian triaxial (triaxial test). c. Sudut geser dalam () 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. Untuk mengetahui nilai kohesi dan sudut geser dalam, dinyatakan dalam persamaan berikut : τnt = σn tan + c Dimana : τnt
=
tegangan geser
σn
=
tegangan normal
=
sudut geser dalam
c
=
kohesi
Prinsip pengujian direct shear strength test atau juga dikenal dengan shear box test adalah menggeser langsung contoh tanah atau batuan di bawah kondisi beban normal tertentu. Pergeseran diberikan terhadap bidang pecahnya, sementara untuk tanah dapat dilakukan pergeseran secara langsung pada conto tanah tersebut. Beban normal yang diberikan diupayakan mendekati kondisi sebenarnya di lapangan. Untuk perhitungan dalam pengujian di laboratorium digunakan rumus-rumus perhitungan sebagai berikut : ·
Tegangan geser:
·
Tegangan normal (normal stress) :
Dimana : τnt
= Tegangan Geser
σn
= Tegangan Normal
P
= Beban normal
A
= Luas silinder sampel direct shear test
H
= Kalibrasi Directian = 0,45 . x
X
= Pembacaan Dial
Dari perhitungan-perhitungan tersebut diperoleh harga tegangan geser (τ nt) dan tegangan normal (σ n) yang kemudian diplotkan pada grafik dengan kuat geser sebagai ordinat dan tegangan normal sebagai absis. Dari grafik tersebut diperoleh kurva kekuatan geser massa batuan yaitu harga kohesi (c) dan harga sudut geser dalamnya ().
B.2. Struktur geologi
Keadaan struktur geologi yang harus diperhatikan pada analisa kestabilan lereng penambangan adalah bidang-bidang lemah dalam hal ini bidang ketidakselarasan (discontinuity). Ada dua macam bidang ketidakselarasan yaitu : 1. Mayor discontinuity, seperti kekar dan patahan. 2. 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.
B.3. Geometri lereng Geometri lereng yang dapat mempengaruhi kestabilan lereng meliputi tinggi lereng, kemiringan lereng dan lebar berm (b), baik itu lereng tunggal (Single slope) maupun lereng keseluruhan (overall slope). Suatu lereng disebut lereng tunggal (Single slope) jika dibentuk oleh satu jenjang saja dan disebut keseluruhan (overall slope) jika dibentuk oleh beberapa jenjang. 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. Demikian pula dengan sudut lereng, semakin besar sudut kemiringan lereng, maka lereng tersebut akan semakin tidak stabil. Sedangkan semakin besar lebar berm maka lereng tersebut akan semakin stabil. B.4. Tinggi muka air tanah Muka 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.
B5. Iklim
Iklim berpengaruh terhadap kestabilan lereng karena iklim mempengaruhi perubahan temperatur. Temperatur yang cepat sekali berubah dalam waktu yang singkat akan mempercepat proses pelapukan batuan. Untuk 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.
B.6. Gaya luar Gaya luar yang mempengaruhi kestabilan lereng penambangan adalah beban alat mekanis yang beroperasi diatas lereng, getaran yang diakibatkan oleh kegiatan peledakan, dll.
C. Klasifikasi Kelongsoran Jenis 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 (wedge failure), longsoran guling (toppling failure) dan longsoran busur (circular failure). Made Astawa Rai, Dr. Ir, (1998) “Laboratorium Geoteknik, Pusat Ilmu Rekayasa Antar Universitas ITB Bandung. C.1. Longsoran Bidang (plane failure) Longsoran
bidang
merupakan
suatu
longsoran
batuan
yang
terjadi
disepanjang bidangluncur yang dianggap rata. Bidang luncur tersebut dapat berupa rekahan, sesar maupun bidang perlapisan batuan. Syarat-syarat terjadinya longsoran bidang adalah (Gambar 3.4) berikut : -
Bidang luncur mempunyai arah yang tidak berbentuk lingkaran.
-
Jejak bagian bawah 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.
-
Terdapat bidang bebas pada kedua sisi longsoran.
C.2. Longsoran Baji (wedge failure) Sama halnya dengan longsoran bidang, longsoran baji juga diakibatkan oleh adanya struktur geologi yang berkembang. Perbedaannya 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 horizontal (i) lebih besar dari pada sudut geser dalam () dan lebih kecil dari pada sudut kemiringan lereng (i ).
-
Longsoran terjadi menurut garis potong kedua bidang tersebut. C.3. Longsoran Guling (toppling failure) Longsoran guling terjadi pada lereng terjal untuk batuan yang keras dengan bidang-bidang lemah tegak atau hampir tegak dan arahnya berlawanan 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 yang gambarkan dibawah ini. C.4. Longsoran Busur (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. Pada 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. Dengan demikian longsoran busur juga terjadi pada batuan yang rapuh atau lunak serta banyak mengandung bidang lemah, maupun pada tumpukan batuan yang hancur.
D. Metode Analisis Kestabilan Lereng Ada beberapa cara yang dapat dipakai untuk melakukan analisis kestabilan lereng, baik untuk lereng batuan maupun lereng tanah. Metode yang dibahas pada tulisan ini yaitu metode Bishop (Bishop method), aplikasi program GeoStudio 2004 – Slope/W. Pemilihan 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. Berikut dijelaskan aplikasi metode bishop dalam menganalisa kestabilan lereng tambang.
D.1. Metode Bishop Metode ini digunakan dalam menganalisa kestabilan lereng dengan memperhitungkan gaya-gaya antar irisan yang ada dan memperhitungkan komponen gaya-gaya (horizontal dan vertikal) dengan memperhatikan keseimbangan momen dari masing-masing potongan. Metode Bishop mengasumsikan bidang longsor berbentuk busur lingkaran atau circular. Pertama yang harus diketahui adalah geometri dari lereng dan juga titik pusat busur lingkaran bidang luncur. Tahap selanjutnya dalam proses analisis adalah membagi massa material di atas bidang longsor menjadi beberapa elemen atau potongan. Pada umumnya jumlah potongan minimum yang digunakan adalah lima potongan untuk menganalisis kasus yang sederhana. Untuk profil lereng yang kompleks atau yang terdiri dari banyak material yang berbeda, jumlah elemen harus lebih besar. E. Program GeoStudio 2004 - Slope/W GeoStudio 2004 - Slope/W merupakan suatu program (software) yang menggunakan teori keseimbangan batas untuk menghitung faktor keamanan dari lereng suatu lereng. Formulasi yang komprenhensif dari GeoStudio 2004 - Slope/W membuatnya mampu menganalisis dengan mudah kasus stabilitas lereng baik yang sederhana maupun yang kompleks dengan menggunakan metode variasi dalam perhitungan faktor keamanannya.
GeoStudio 2004 - Slope/W dapat diterapkan pada analisa dan perancangan dalam bidang geoteknik, sipil dan pertambangan. Di bidang pertambangan program ini sangat cocok digunakan untuk menganalisa kestabilan lereng baik pada rencana desain lereng penambangan, lereng produksi penambangan maupun untuk lereng penimbunan material hasil penambangan.
F. Faktor Keamanan (FK) Lereng Minimum Kelongsoran suatu lereng penambangan umumnya terjadi melalui suatu bidang tertentu yang disebut dengan bidang gelincir (slip surface). kestabilan lereng tergantung pada gaya penggerak dan gaya penahan yang bekerja pada bidang gelincir tersebut. Gaya penahan (resisting force) adalah gaya yang menahan agar tidak terjadi kelongsoran, sedangkan gaya penggerak (driving force) adalah gaya yang menyebabkan terjadinya kelongsoran. Perbandingan antara gaya-gaya penahan terhadap gaya-gaya yang menggerakkan tanah inilah yang disebut dengan faktor keamanan (FK) lereng penambangan. Mengingat banyaknya faktor yang mempengaruhi tingkat kestabilan lereng penambangan maka hasil analisa dengan FK = 1.00 belum dapat menjamin bahwa lereng tersebut dalam keadaan stabil. Hal ini disebabkan karena ada beberapa faktor yang perlu diperhitungkan dalam analisa faktor keamanan lereng penambangan, seperti kekurangan dalam pengujian conto di laboratorium serta conto batuan yang diambil belum mewakili keadaan sebenarnya di lapangan, tinggi muka air tanah pada lereng tersebut, getaran akibat kegiatan peledakan di lokasi penambangan, beban alat mekanis yang beroperasi, dll. Dengan demikian, diperlukan suatu nilai faktor keamanan minimum dengan suatu nilai tertentu yang disarankan sebagai batas faktor keamanan terendah yang masih aman sehingga lereng dapat dinyatakan stabil atau tidak. Sehingga pada penelitian ini, faktor keamanan minimum yang digunakan adalah FK ≥ (sama dengan atau lebih besar) dari 1.25, sesuai prosedur dari Joseph E. Bowles (2000), Dengan ketentuan : FK ≥ 1,25
: Lereng dalam kondisi Aman.
FK < 1,07
: Lereng dalam kondisi Tidak Aman.
FK > 1,07 ; <1,25
: Lereng dalam kondisi kritis
Definisi dan Klasifikasi Gerakan Tanah
Tanah adalah bagian kerak bumi yang tersusun dari mineral dan bahan organik.Tanah sangat vital peranannya bagi semua kehidupan di bumi karena tanah mendukung kehidupan tumbuhan dengan menyediakan hara dan air sekaligus sebagai penopang akar.Struktur tanah yang berongga-rongga juga menjadi tempat yang baik bagi akar untuk bernafas dan tumbuh.Tanah juga menjadi habitat hidup berbagai mikroorganisme.Bagi sebagian besar hewan darat, tanah menjadi lahan untuk hidup dan bergerak. Pengertian longsoran (landslide) dengan gerakan tanah (massmovement) mempunyai kesamaan.Untuk memberikan definisi longsoran perlupenjelasan keduanya. Gerakan tanah ialah perpindahan massa tanah/batu pada arah tegak, mendatar atau miring dari kedudukan semula. Gerakan tanah mencakup gerak rayapan dan aliran maupun longsoran.Menurut definisi ini longsoran adalah bagian gerakan tanah (Purbohadiwidjojo, dalam Pangular, 1985). Jika menuru t definisi ini perpindahan massa tanah/batu pada arah tegak adalah termasuk gerakan tanah, maka gerakan vertikal yang mengakibatkan bulging (lendutan) akibat keruntuhan fondasi dapat dimasukkan pula dalam jenisgerakan tanah. Dengan demikian pengertiannya menjadi sangat luas.Kelompok utama gerakan tanah (mass movement) menurut Hutchinsons (1968, dalam Hansen, 1984) terdiri atas rayapan (creep) dan longsoran (landslide) yang dibagi lagi menjadi sub-kelompok gelinciran (slide),aliran (flows), jatuhan (fall) dan luncuran (slip). Definisi longsoran (landslide) menurut Sharpe (1938, dalam Hansen, 1984), adalah luncuran atau gelinciran (sliding) atau jatuhan (falling) dari massa batuan/tanah atau campuran keduanya. Berdasarkan definisi dan klasifikasi longsoran (Varnes, 1978) maka disimpulkan bahwa gerakan tanah (mass movement) adalah gerakan perpindahan atau gerakan lereng dari bagian atas atau perpindahan massatanah maupun batu pada arah tegak, mendatar atau miring dari kedudukan semula. Longsoran (landslide) merupakan bagian dari gerakan tanah, jenisnyaterdiri atas jatuhan (fall), jungkiran (topple), luncuran (slide), nendatan (slump),aliran (flow), gerak horisontal atau bentangan lateral (lateral spread), rayapan (creep) dan longsoran majemukUntuk
membedakan longsoran, landslide, yang mengandung pengertian luas, maka istilah slides digunakan kepada longsoran gelinciran yang terdiri atasluncuran atau slide (longsoran gelinciran translasional) dan nendatan atau slump(longsoran gelinciran rotasional). Berbagai jenis longsoran (landslide) dalam beberapa klasifikasi di atas dapat dijelaskan sebagai berikut : a.
Jatuhan (Fall) adalah jatuhan atau massa batuan bergerak melalui udara,termasuk gerak jatuh bebas, meloncat dan penggelindingan bongkah batu dan bahan rombakan tanpa banyak bersinggungan satu dengan yang lain. Termasuk jenis gerakan ini adalah runtuhan (urug, lawina, avalanche) batu,bahan rombakan maupun tanah.
b.
Longsoran-longsoran gelinciran (slides) adalah gerakan yang disebabkan oleh keruntuhan melalui satu atau beberapa bidang yang dapat diamati ataupun diduga. Slides dibagi lagi menjadi dua jenis. Disebut luncuran (slide) bila dipengaruhi gerak translasional dan susunan materialnya yang banyak berubah.. Bila longsoran gelinciran dengan susunan materialnya tidakbanyak berubah dan umumnya dipengaruhi gerak rotasional, maka disebutnendatan (slump), Termasuk longsoran gelinciran adalah: luncuran bongkahtanah maupun bahan rombakan, dan nendatan tanah.
c.
Aliran (flow) adalah gerakan yang dipengaruhi oleh jumlah kandungan ataukadar airtanah, terjadi pada material tak terkonsolidasi. Bidang longsor antaramaterial yang bergerak umumnya tidak dapat dikenali. Termasuk dalam jenisgerakan aliran kering adalah sandrun (larianpasir), aliran fragmen batu, aliranloess. Sedangkan jenis gerakan aliran basah adalah aliran pasir-lanau, alirantanah cepat, aliran tanah lambat, aliran lumpur, dan aliran bahan rombakan.
d.
Longsoran majemuk (complex landslide) adalah gabungan dari dua atau tigajenis gerakan di atas. Pada umumnya longsoran majemuk terjadi di alam,tetapi biasanya ada salah satu jenis gerakan yang menonjol atau lebihdominan. Menurut Pastuto & Soldati (1997), longsoran majemuk diantaranyaadalah bentangan lateral batuan, tanah maupun bahan rombakan.
e.
Rayapan
(creep)
adalah
gerakan
yang
dapat
dibedakan
dalam
hal
kecepatangerakannya yang secara alami biasanya lambat (Zaruba & Mencl, 1969;Hansen, 1984). Untuk membedakan longsoran dan rayapan, maka kecepatan gerakan tanah perlu diketahui (Tabel 4). Rayapan (creep)dibedakan menjadi tiga jenis, yaitu: rayapan
musiman
yang
dipengaruhi
iklim,rayapan
bersinambungan
yang
dipengaruhi kuat geser dari rayapan melaju yang berhubungan dengan keruntuhan lereng atauperpindahan massa lainnya (Hansen, 1984). Tabel 1. Laju kecepatan gerakan tanah : KECEPATAN
KETERANGAN
> 3 meter/detik
Ekstrim sangat cepat
3 meter/detik s.d. 0.3
Sangat Cepat
meter/menit 0.3 meter/menit s.d. 1.5
Cepat
meter/hari 1.5 meter/hari s.d. 1.5
Sedang
meter/bulan 1.5 meter/bulan s.d. 1.5
Lambat
meter/tahun 0.06 meter/tahun s.d. 1.5
Sangat lambat
meter/tahun < 0.06 meter/tahun
f.
Ekstrim sangat lambat
Gerak horisontal / bentangan lateral (lateral spread), merupakan jenislongsoran yang dipengaruhi oleh pergerakan bentangan material batuan secara horisontal. Biasanya berasosiasi dengan jungkiran, jatuhan batuan, nendatan dan luncuran lumpur sehingga biasa dimasukkan dalam kategori complex landslide - longsoran majemuk (Pastuto & Soldati, 1997). Prosesnya berupa rayapan bongkah -bongkah di atas batuan lunak (Radbruch-Hall). Umur gerakan dan derajat aktivitas longsoran merupakan kondisi yang cukup penting diketahui.Longsoran aktif selalu bergerak sepanjang waktu atau sepanjang
musim, sedangkan longsoran lama dapat kembali aktif sepanjang adanya faktorfaktor pemicu longsoran.Zaruba & Mencl (1969) mempelajari longsoran -longsoran yang berumur Plistosen dan menggunakan istilah fosil longsoran untuk longsoran yang sudah tidak aktif lagi. Berdasarkan bentuk suatu longsoran, maka tatanama tubuh longsorandapat diberikan dengan melihatnya dari bagian atas lereng atau di mahkota.Tatanama tersebut secara sederhana dapat diuraikan (Gambar 1) berdasarkan HWRBLC, (1978; dalam Pangular, 1985) yang mengacu pada Varnes (1978): a. Gawir besar
: Lereng terjal pada bagian yang mantap di sekeliling
bagian yang longsor, biasanya terlihat dengan jelas. b. Gawir kecil
: Lereng terjal pada bagian yang bergerak karena ada
perbedaangerakan dalam massa gerakan tanah. c. Kepala
: Bagian sepanjang batas atas antara material yang bergerak
dengangawir besar. d. Puncak
: Titik tinggi pada bidang kontak antara material yang bergerak
dengangawir besar. e. Kaki
: Garis perpotongan antara bagian terbawah bidang
longsor denganmuka tanah asli. f. Ujung Kaki
: Batas terjauh material yang bergerak dari gawir besar.
g. Tip
: Titik pada ujung kaki yang berjarak paling jauh dari pucak.
h. Sayap
: Bagian samping dari suatu tubuh gerakan tanah. Pemerian
nama sayapkiri dan kanan dilihat dari mahkota. i. Mahkota
: Material yang terletak di bagian tertinggi gawir utama.
j. Muka tanah
: Muka tanah asli, yaitu lereng yang tak terganggu oleh
gerakan tanah Gerakantanah berupa longsor (landslide) merupakan bencana yangsering membahayakan.Longsor seringkali terjadi akibat adanya pergeraka tanah pada kondisi daerah lereng yang curam, serta tingkat kelembaban(moisture) tinggi, tumbuhan jarang (lahan terbuka) dan material kurang kompak.Faktor lain untuk timbulnya longsor adalah rembesan dan aktifitas geologi sepertipatahan, rekahan dan liniasi .Kondisi lingkungan setempat merupakan suatukomponen yang saling
terkait.Bentuk dan kemiringan lereng, kekuatan material,kedudukan muka air tanah dan kondisi drainase setempat sangat berkaitan puladengan kondisi kestabilan lereng (Verhoef, 1985). Lereng dapat dianalisis melalui perhitungan Faktor Keamanan Lerengdengan melibatkan data sifat fisik tanah, mekanika tanah (geoteknis tanah) dan bentuk geometri lereng (Pangular, 1985). Secara khusus, analisis dapat dipertajam dengan melibatkan aspek fisik lain secara regional, yaitu dengan memperhatikan kondisi lingkungan
fisiknya,
baik
berupa
kegempaan,
iklim,
vegetasi,
morfologi,
batuan/tanah maupun situasi setempat. Kondisi lingkungan tersebut merupakan faktor-faktor yang mempengaruhi gerakan tanah dan merupakan karakter perbukitan rawan longsor. Pendekatan masalah tanah longsor dapat melibatkan kajian dampakakibat faktor-faktor di atas, penanganannya dapat didekati dengan pengelolaan lingkungan. Arahan pengelolaan lingkungan dilakukan sebagai antisipasi untuk menanggulangi kemungkinan terjadinya dampak lingkungan negatif (Fandeli, 1992), yaitu dengan cara memperkecil dampak negatif dan memperbesar dampak positif (Soemarwoto, 1990), atau dengan kata lain meminimalkan faktorfaktor kendala kestabilan lereng dan memaksimalkan faktor-faktor pendukung lereng stabil. Dampak lingkungan yang terjadi dapat bersifat langsung maupun tidak langsung (Snyder & Catanese, 1989).Analisis dampak dapat dilakukan dengan melihat kondisi fisik sekitar komponen terkena dampak.
Faktor yang Mempengaruhi Ketidakstabilan Lereng Faktor-faktor penyebab lereng rawan longsor meliputi faktor internal(dari tubuh lereng sendiri) maupun faktor eksternal (dari luar lereng), antara lain: kegempaan, iklim (curah hujan), vegetasi, morfologi, batuan/tanah maupun situasi setempat (Anwar dan Kesumadharma, 1991; Hirnawan, 1994), tingkat klembaban tanah (moisture), adanya rembesan, dan aktifitas geologi seperti patahan (terutama yang masih aktif), rekahan dan liniasi (Sukandar, 1991). Proses eksternal penyebab longsor yang dikelompokkan oleh Brunsden (1993, dalam Dikau et.al., 1996) diantaranya adalah : a.
Pelapukan (fisika, kimia dan biologi)
b.
Erosi
c.
penurunan tanah (ground subsidence)
d.
deposisi (fluvial, glasial dan gerakan tanah)
e.
getaran dan aktivitas seismic
f.
jatuhan tepra
g.
perubahan rejim air Pelapukan dan erosi sangat dipengaruhi oleh iklim
yang diwakili
olehkehadiran hujan di daerah setempat, curah hujan kadar air (water content; %) dan kejenuhan air (saturation; Sr, %). Pada beberapa kasus longsor, hujan sering sebagai pemicu karena hujan meningkatkan kadar air tanah yang menyebabkan kondisi fisik/mekanik material tubuh lereng berubah. Kenaikan kadar air akan memperlemah sifat fisik-mekanik tanah dan menurunkan Faktor Kemanan lereng. Penambahan beban di tubuh lereng bagian atas (pembuatan/peletaka bangunan, misalnya dengan membuat perumahan atau villa di tepi lereng atau di puncak bukit) merupakan tindakan beresiko mengakibatkan longsor. Demikian juga pemotongan lereng pada pekerjaan cut &fill, jika tanpa perencanaan dapat menyebabkan perubahan keseimbangan tekanan pada lereng. Penyebab lain dari kejadian longsor adalah gangguan-gangguaninternal, yaitu yang datang dari dalam tubuh lereng sendiri terutama karena ikutsertanya peranan air dalam tubuh lereng; Kondisi ini tak lepas dari pengaruh luar, yaitu iklim yang diwakili
oleh
curah
hujan.
Jumlah
air
yang
meningkat
dicirikan
oleh
peningkatankadar airtanah, derajat kejenuhan, atau muka airtanah.Kenaikan air tanah akan menurunkan sifat fisik dan mekanik tanah dan meningkatkan tekanan pori (m) yang berarti memperkecil ketahananan geser dari massa lereng (lihat rumus Faktor Keamanan). Debit air tanah juga membesar dan erosi di bawah permukaan (piping atau subaqueous erosion) meningkat. Akibatnya lebih banyak fraksi halus (lanau) dari masa tanah yang dihanyutkan, lebih jauh ketahanan massa tanah akan menurun. A. Gempa atau Getaran Banyak kejadian longsor terjadi akibat gempa bumi. Gempa bumi Tes di Sumatera Selatan tahun 1952 dan di Wonosobo tahun 1924, juga di Assam 27 Maret 1964 menyebabkan timbulnya tanah longsor (Pangular, 1985). Demikian juga di Jayawijaya, Irian Jaya tahun 1987 (Siagian, 1989, dalam Tadjudin, 1996) dan di Sindangwanggu, Majalengka tahun 1990 (Soehaimi, et.al., 1990). Di jalur keretaapi Jakarta-Yogyakarta dekat Purwokerto tahun 1947 (Pangular, 1985) akibat getaran dan di Cadas Pangeran, Sumedang bulan April; 1995, selain morfologi dan sifat fisik/mekanik material tanah lapukan breksi, getaran kendaraan pun ikut ambil bagian dalam kejadian longsor. Gempa di India dan Peru (2000) juga menyebabkan longsor. B. Cuaca / Iklim Curah hujan sebagai salah satu komponen iklim, akan mempengaruhi Kadar air (water content; w, %) dan kejenuhan air (Saturation; Sr, %). Hujan dapat meningkatkan kadar air dalam tanah dan lebih jauh akan menyebabkan kondisi fisik tubuh lereng berubah-ubah. Kenaikan kadar air tanah akan memperlemah sifat fisikmekanik tanah (mempengaruhi kondisi internal tubuh lereng) dan menurunkan Faktor Kemanan lereng.Kondisi lingkungan geologi fisik sangat berperan dalam kejadian gerakan tanah selain kurangnya kepedulian masyarakat karena kurang informasi ataupun karena semakin merebaknya pengembangan wilayah yang mengambil tempat di daerah yang mempunyai masalah lereng rawan longsor. C. Ketidakseimbangan Beban di Puncak dan di Kaki Lereng Beban tambahan di tubuh lereng bagian atas (puncak) mengikutsertakan peranan aktifitas manusia.Pendirian atau peletakan bangunan, terutamamemandang aspek
estetika belaka, misalnya dengan membuat perumahan (real estate) atau villa di tepi tepi lereng atau di puncak-puncak bukit merupakan tindakan ceroboh yang dapat mengakibatkan longsor.Kondisi tersebut menyebabkan berubahnya keseimbangan tekanan dalam tubuh lereng.Sejalan dengan kenaikan beban di puncak lereng, maka keamanan lerengakan menurun. D. Vegetasi / Tumbuh-tumbuhan Hilangnya tumbuhan penutup, dapat menyebabkan alur-alur padabeberapa daerah
tertentu.Penghanyutan
makin
meningkat
dan
akhirnya
terjadilah
longsor.Dalam kondisi tersebut berperan pula faktor erosi.Letak atau posisi penutup tanaman keras dan kerapatannya mempengaruhi Faktor Keamanan Lereng. Penanaman vegetasi tanaman keras di kaki lereng akan memperkuat kestabilan lereng, sebaliknya penanaman tanaman keras di puncak lereng justru akan menurunkan Faktor Keamanan Lereng sehingga memperlemah kestabilan lereng. Penyebab lain dari kejadian longsor adalah gangguan internal yang datang dari dalam tubuh lereng sendiri terutama karenaikutsertanya peranan air dalam tubuh lereng.
E. Naiknya Muka Airtanah Kehadiran
air
tanah
dalam
tubuh
lereng
biasanya
menjadi
masalah
bagikestabilan lereng. Kondisi ini tak lepas dari pengaruh luar, yaitu iklim (diwakili oleh curah hujan) yang dapat meningkatkan kadar air tanah, derajat kejenuhan, atau muka airtanah. Kehadiraran air tanah akan menurunkan sifat fisik dan mekanik tanah. Kenaikan muka air tanah meningkatkan tekanan pori (m) yang berarti memperkecil ketahanan geser dari massa lereng, terutama pada material tanah (soil). Kenaikan muka air tanah juga memperbesar debit air tanah dan meningkatkan erosi di bawah permukaan (piping atau subaqueous erosion).Akibatnya lebih banyak fraksi halus (lanau) dari masa tanah yang dihanyutkan, ketahanan massa tanah akan menurun.
Faktor Keamanan Lereng Banyak rumus perhitungan Faktor Keamanan lereng (material tanah) yang diperkenalkan untuk mengetahui tingkat kestabilan lereng ini. Rumus dasar Faktor Keamanan (Safety Factor, F) lereng (material tanah) yang diperkenalkan oleh Fellenius dan kemudian dikembangkan adalah : (Lambe & Whitman, 1969; Parcher & Means, 1974) :
Gambar Sketsa lereng dan gaya yang bekerja
( Sketsa gaya yang bekerja ( t dan S ) pada satu sayatan ) A.
Berbagai Cara Analisis Kestabilan Lereng Cara analisis kestabilan lereng banyak dikenal, tetapi secara garis besar dapat dibagi menjadi tiga kelompok yaitu:
1.
cara pengamatan visual
2.
cara komputasi dan ,
3.
cara grafik (Pangular, 1985) sebagai berikut :
1.
Cara pengamatan visual adalah cara dengan mengamati langsung di lapangan dengan membandingkan kondisi lereng yang bergerak atau diperkirakan bergerak dan yang yang tidak, cara ini memperkirakan lereng labil maupun stabil dengan memanfaatkan pengalaman di lapangan. Cara ini kurang teliti, tergantung dari pengalaman seseorang.Cara ini dipakai bila tidak ada resiko longsor terjadi saat pengamatan.Cara ini mirip dengan memetakan indikasi gerakan tanah dalam suatu peta lereng.
2.
Cara komputasi adalah dengan melakukan hitungan berdasarkan rumus (Fellenius, Bishop, Janbu, Sarma, Bishop modified dan lain-lain). Cara Fellenius dan Bishop menghitung Faktor Keamanan lereng dan dianalisis kekuatannya. Menurut Bowles (1989), pada dasarnya kunci utama gerakan tanah adalah kuat geser tanah yang dapat terjadi :
a.
tak terdrainase
b. c.
efektif untuk beberapa kasus pembebanan meningkat sejalan peningkatan konsolidasi (sejalan dengan waktu) atau dengan kedalaman
d.
berkurang dengan meningkatnya kejenuhan air (sejalan dengan waktu) atau terbentuknya tekanan pori yang berlebih atau terjadi peningkatan air tanah. Dalam menghitung besar faktor keamanan lereng dalam analisis lereng tanah melalui metoda sayatan, hanya longsoran yang mempunyai bidang gelincir saya yang dapat dihitung.
3.
Cara grafik adalah dengan menggunakan grafik yang sudah standar (Taylor, Hoek & Bray, Janbu, Cousins dan Morganstren). Cara ini dilakukan untuk material homogen dengan struktur sederhana. Material yang heterogen (terdiri atas berbagai lapisan) dapat didekati dengan penggunaan rumus (cara komputasi). Stereonet, misalnya diagram jaring Schmidt (Schmidt Net Diagram) dapat menjelaskan arah longsoran atau runtuhan batuan dengan cara mengukur strike/dip kekar-kekar (joints) dan strike/dip lapisan batuan. Berdasarkan penelitian-penelitian yang dilakukan dan studi-studi yang menyeluruh tentang keruntuhan lereng, maka dibagi 3 kelompok rentang Faktor Keamanan (F) ditinjau dari intensitas kelongsorannya (Bowles, 1989), sperti yang diperlihatkan pada Tabel. Tabel 2.Hubungan Nilai Faktor Keamanan Lereng dan Intensitas Longso : NILAI FAKTOR KEAMANAN
KEJADIAN
/
INTENSITAS
LONGSOR F kurang dari 1,07
Longsor terjadi biasa/sering (lereng labil)
F antara 1,07 sampai 1,25
Longsor pernah terjadi (lereng kritis)
F diatas 1,25
Longsor jarang terjadi (lereng relatif stabil)
B.
Upaya Pengelolaan Lingkungan
Pengelolan lingkungan dimaksudkan untuk mengurangi, mencegah dan menanggulangi dampak negatif serta meningkatkan dampak positif.Kajiannya didasari pula oleh studi kelayakan teknik atau studi geologi yang mencakup geologi teknik, mekanika tanah dan hidrogeologi.Dengan demikian pendekatan dalam menangani lereng rawan longsor selain didasari oleh hasil rekomendasi studi kelayakan teknik atau studi geologi, juga didasari pula oleh pengelolaan lingkungannya.Diharapkan mengenai lereng rawan longsor dapat dikenal lebih jauh lagi sehingga dapat mengantisipasi kekuatan dan keruntuhan suatu lereng. Hubungan antara faktor-faktor yang mempengaruhi penurunan kondisi fisik dan mekanik perlu diketahui pula. Pengaruh kenaikan kadar air, peletaka n beban, penanaman vegetasi dan kondisi kegempaan/getaran terhadap tubuh lereng, merupakan kajian yang paling baik untuk mengenal kondisi suatu lereng. Secara umum pencegahan/penanggulangan lereng longsor adalah mencoba mengendalikan faktor-faktor penyebab maupun pemicunya.Kendati demikian, tidak semua faktorfaktor tersebut dapat dikendalikan kecuali dikurangi. C. Beberapa cara pencegahan atau upaya stabilitas lereng a. Mengurangi beban di puncak lereng dengan cara : Pemangkasan lereng; Pemotongan lereng atau cut; biasanya digabungkan dengan pengisian/pengurugan atau fill di kaki lereng; Pembuatan undak-undak. dan sebagainya. b. Menambah beban di kaki lereng dengan cara : Menanam tanaman keras (biasanya pertumbuhannya cukup lama). c. Membuat dinding penahan (bisa dilakukan relatif cepat; dinding penahan atau retaining wall harus didesain terlebih dahulu). d. Membuat „bronjong‟, batu-batu bentuk menyudut diikatkan dengan kawat; bentuk angular atau menyudut lebih kuat dan tahan lama dibandingkan dengan bentuk bulat, dan sebagainya. D. Mencegah lereng jenuh dengan airtanah atau mengurangi kenaikan kadar air tanah di dalam tubuh lereng. Kadar airtanah dan mua air tanah biasanya muncul pada musim hujan, pencegahan dengan cara :
a. Membuat beberapa penyalir air (dari bambu atau pipa paralon) di kemiringan lereng dekat ke kaki lereng. Gunanya adalah supaya muka air tanah yang naik di dalam tubuh lereng akan mengalir ke luar, sehingga muka air tanah turun. b. Menanam vegetasi dengan daun lebar di puncak-puncak lereng sehingga evapotranspirasi meningkat. Air hujan yang jatuh akan masuk ke tubuh lereng (infiltrasi). Infiltrasi dikendalikan dengan cara tersebut. c.
Peliputan rerumputan. Cara yang sama untuk mengurangi pemasukan atau
infiltrasi air hujan ke tubuh lereng, selain itu peliputan rerumputan jika disertai dengan desain drainase juga akan mengendalikan run-off. E. Mengendalikan air permukaan Mengendalikan air permukaan dengan cara membuat desain drainase yang memadai sehingga air permukaan dari puncak-puncak lereng dapat mengalir lancar dan infiltrasi berkurang.Penanaman vegetasi dan peliputan rerumputan juga mengurangi air larian (run-off) sehingga erosi permukaan dapat dikurangi.
( Beberapa upaya peningkatan stabilitas lereng ) F.
Cara Sederhana Perhitungan Faktor Keamanan Lereng Faktor Keamanan (F) lereng tanah dapat dihitung dengan berbagai metode.Longsoran dengan bidang gelincir (slip surface), F dapat dihitung dengan metoda sayatan (slice method) menurut Fellenius atau Bishop. Untuk suatu lereng dengan penampang yang sama, cara Fellenius dapat dibandingkan nilai faktor keamanannya dengan cara Bishop. Dalam mengantisipasi lereng longsor, sebaiknya nilai F yang diambil adalah nilai F yang terkecil, dengan demikian antisipasi akan diupayakan maksimal. Data yang diperlukan dalam suatu perhitungan sederhana untuk mencari nilai F (faktor keamanan lereng) adalah sebagai berikut : a.Data lereng (terutama diperlukan untuk membuat penampang lereng) meliputi: 1. sudut lereng 2. tinggi lereng, atau panjang lereng dari kaki lereng ke puncak lereng. b.Data mekanika tanah : 1. sudut geser dalam (f; derajat) 2.bobot satuan isi tanah basah (gwet; g/cm3 atau kN/m3 atau ton/m3)
3. kohesi (c; kg/cm2 atau kN/m2 atau ton/m2) 4. kadar air tanah (w; %) Data mekanika tanah yang diambil sebaiknya dari sampel tanah tak terganggu. Kadar air tanah ( w ) diperlukan terutama dalam perhitungan yang menggunakan komputer (terutama bila memerlukan data gdry atau bobot satuan isi tanah kering, yaitu : gdry = g wet / ( 1 + w ). Pada lereng yang dipengaruhi oleh muka air tanah nilai F (dengan metoda sayatan, Fellenius) adalah sbb.: c = kohesi (kN/m2) f = sudut geser dalam (derajat) a = sudut bidang gelincir pada tiap sayatan (derajat) m = tekanan air pori (kN/m2) l = panjang bidang gelincir pada tiap sayatan (m); L = jumlah panjang bidang gelincir mi x li = tekanan pori di setiap sayatan (kN/m) W = luas tiap bidang sayatan (M2) X bobot satuan isi tanah (g, kN/m3) Pada lereng yang tidak dipengaruhi oleh muka air tanah, nilai F adalah sbb.: Berikut ini adalah contoh perhitungan faktor keamanan cara Fellenius pada lereng tanpa pengaruh muka air tanah, namun sebelumnya ada beberapa langkah yang perlu diikut: 1.
Langkah pertama adalah membuat sketsa lereng berdasarkan data penampang lereng,Dibuat sayatan-sayatan vertikal sampai batas bidang gelincir.
2.
Langkah berikutnya adalah membuat tabel untuk mempermudah perhitungan. Contoh perhitungan: Diketahui f (sudut geser dalam) = 27,46o Kohesi (c) = 18,722 kN/m2 Bobot satuan isi tanah (g.wet) = 16,067 kN/m3 Muka airtanah sangat dalam.(catatan: satuan harus diperhatikan. Perhitungan Faktor Keamanan cara sayatan (Fellenius)
Tabel 3.Perhitungan Faktor Keamanan cara sayatan (Fellenius)
L = 65.0 cL = 65.0 X 18,722 kN/m2 = 1220,18 tan f = tan (27,46) = 0,52 Dari hasil hitungan (lihat Tabel 7), masukkan nilai tersebut ke dalam rumus sebagai berikut: ( c X 1 ) + ( tan f X 2) F= ____________________ 3 1220,18 + (0,52 X 8094,590) F = _______________________
= 1,565399
(3468,581) Dari hasil hitungan didapat nilai F = 1,565399 maka makna dari nilai F sebesar itu dapat dibandingkan dengan Tabel 6. Artinya adalah lereng relatif stabil, pada kondisi F sebesar itu pada umumnya lereng jarang longsor. G.
Faktor Keamanan Lereng Nilai Faktor Keamanan (F) > 1,25 pada suatu lereng menurut Bowles (1989) ditafsirkan sebagai lereng dengan longsor jarang terjadi atau disebut sebagai relatif stabil. Untuk menyebutkan lereng stabil perlu dibuat nilai batas yang aman selain F=1,25, karena nilai tersebut menandakan bahwa kejadian longsor pernah terjadi (walaupun jarang). Untuk itu diusulkan nilai F > 2 sebagai nilai yang aman bagi lereng (lereng stabil). Sebagai pebandingan, nilai F = 2 atau F = 3 biasanya dipakai untuk nilai aman (faktor keamanan) bagi dayadukung tanah untuk berbagai pondasi dangkal. Dalam setiap perhitungan (cara manual maupun cara komputer), semua satuan tiap-tiap variabel harus diperhatikan, seperti misalnya c (kohesi), f(sudut geserdalam), dan g (bobot sartuan isi tanah basah dan bobot satuan isi tanah kering). Satuan disesuaikan melalui konversi dalam standar SI (Satuan Internasional). Tabel
4.Satuan
disesuaikan
melalui
konversi
Internasional). BAB 4 KESIMPULAN
dalam
standar
SI
(Satuan
Kemantapan (stabilitas) lereng merupakan suatu faktor yang sangat penting dalam pekerjaan yang berhubungan dengan penggalian dan penimbunan tanah, batuan dan bahan galian, karena menyangkut persoalan keselamatan manusia (pekerja), keamanan peralatan serta kelancaran produksi. Keadaan ini berhubungan dengan terdapat dalam bermacam-macam jenis pekerjaan, misalnya pada pembuatan jalan,, penggalian untuk konstruksi, penambangan dan lain-lain. Dalam operasi penambangan masalah kemantapan lereng ini akan diketemukan pada penggalian tambang terbuka, bendungan untuk cadangan air kerja, tempat penimbunan limbah buangan (tailing disposal) dan penimbunan bijih (stockyard). Apabila lereng-lereng yang terbentuk sebagai akibat dari proses penambangan (pit slope) maupun yang merupakan sarana penunjang operasi penambangan (seperti bendungan dan jalan) tidak stabil, maka akan mengganggu kegiatan produksi. Analisis kestabilan lereng merupakan suatu bagian yang penting untuk mencegah terjadinya gangguan terhadap kelancaran produksi maupun terjadinya bencana yang fatal.Tanah atau batuan umumnya berada dalam keadaan seimbang terhadap gaya-gaya yang timbul dari dalam. Kalau misalnya karena sesuatu sebab mengalami perubahan keseimbangan akibat pengangkatan, penurunan, penggalian, penimbunan, erosi atau aktivitas lain, maka tanah atau batuan itu akan berusaha untuk mencapai keadaaan yang baru secara alamiah. Cara ini biasanya berupa proses degradasi atau pengurangan beban, terutama dalam bentuk longsoran-longsoran sampai tercapai keadaaan keseimbangan yang baru. Pada tanah dalam keadaan tidak terganggu (alamiah) telah bekerja tegangan-tegangan vertikal, horisontal dan tekanan air dari pori. Ketiga hal di atas mempunyai peranan penting d alam membentuk kestabilan lereng.Ilmu mekanika tanah sangat membantu analisis kestabilanlereng.
dalam
Kemantapan (stabilitas) lereng merupakan suatu faktor yang sangat penting dalam pekerjaan yang berhubungan dengan penggalian dan penimbunan tanah, batuan dan bahan galian, karena menyangkut persoalan keselamatan manusia (pekerja), keamanan peralatan serta kelancaran produksi. Keadaan ini berhubungan dengan terdapat dalam bermacam-macam jenis pekerjaan, misalnya pada pembuatan jalan, bendungan, penggalian kanal, penggalian untuk konstruksi, penambangan dan lainlain.
Dalam operasi penambangan masalah kemantapan lereng ini akan diketemukan pada penggalian tambang terbuka, bendungan untuk cadangan air kerja, tempat penimbunan limbah buangan (tailing disposal) dan penimbunan bijih (stockyard). Apabila lereng-lereng yang terbentuk sebagai akibat dari proses penambangan (pit slope) maupun yang merupakan sarana penunjang operasi penambangan (seperti bendungan dan jalan) tidak stabil, maka akan mengganggu kegiatan produksi.
Dari keterangan diatas, dapat dipahami bahwa analisis kemantapan lereng merupakan suatu bagian yang penting untuk mencegah terjadinya gangguan terhadap kelancaran produksi maupun terjadinya bencana yang fatal. Dalam keadaan tidak terganggu (alamiah), tanah atau batuan umumnya berada dalam keadaan seimbang terhadap gaya-gaya yang timbul dari dalam. Kalau misalnya karena sesuatu sebab mengalami perubahan keseimbangan akibat pengangkatan, penurunan, penggalian, penimbunan, erosi atau aktivitas lain, maka tanah atau batuan itu akan berusaha untuk mencapai keadaaan yang baru secara alamiah. Cara ini biasanya berupa proses degradasi atau pengurangan beban, terutama dalam bentuk longsoran longsoran atau gerakan-gerakan lain sampai tercapai keadaaan keseimbangan yang baru. Pada tanah atau batuan dalam keadaan tidak terganggu (alamiah) telah bekerja tegangan-tegangan vertikal, horisontal dan tekanan air dari pori. Ketiga hal di atas mempunyai peranan penting dalam membentuk kestabilan lereng.
Sedangkan tanah atau batuan sendiri mempunyai sifat-sifat fisik asli tertentu, seperti sudut geser dalam (angle of internal friction), gaya kohesi dan bobot isi yang juga
sangat berperan dalam menentukan kekuatan tanah dan yang juga mempengaruhi kemantapan lereng. Oleh karena itu dalam usaha untuk melakukan analisis kemantapan lereng harus diketahui dengan pasti sistem tegangan yang bekerja pada tanah atau batuan dan juga sifat-sifat fisik aslinya. Dengan pengetahuan dan data tersebut kemudian dapat dilakukan analisis kelakuan tanah atau batuan tersebut jika digali atau “diganggu”. Setelah itu, bisa ditentukan geometri lereng yang diperbolehkan atau mengaplikasi cara-cara lain yang dapat membantu lereng tersebut menjadi stabil dan mantap.
Dalam menentukan kestabilan atau kemantapan lereng dikenal istilah faktor keamanan (safety factor) yang merupakan perbandingan antara gaya-gaya yang menahan gerakan terhadap gaya-gaya yang menggerakkan tanah tersebut dianggap stabil, bila dirumuskan sebagai berikut :
Faktor kemanan (F) = gaya penahan / gaya penggerak
Dimana untuk keadaan : • F > 1,0 : lereng dalam keadaan mantap • F = 1,0 : lereng dalam keadaan seimbnag, dan siap untuk longsor • F < 1,0 : lereng tidak mantap
Jadi dalam menganalisis kemantapan lereng akan selalu berkaitan dengan perhitungan untuk mengetahui angka faktor keamanan dari lereng tersebut. Ada beberapa faktor yang mempengaruhi kemantapan lereng, antara lain : • Penyebaran batuan Penyebaran dan keragaman jenis batuan sangat berkaitan dengan kemantapan lereng, ini karena kekuatan, sifat fisik dan teknis suatu jenis batuan berbeda dengan batuan lainnya. Penyamarataan jenis batuan akan mengakibatkan kesalahan hasil analisis. Misalnya : kemiringan lereng yang terdiri dari pasir tentu akan berbeda
dengan lereng yang terdiri dari lempung atau campurannya. • Struktur geologi Struktur geologi yang mempengaruhi kemantapan lereng dan perlu diperhatikan dalam analisis adalah struktur regional dan lokal. Struktur ini mencakup sesar, kekar, bidang perlapisan, sinklin dan antiklin, ketidakselarasan, liniasi, dll. Struktur ini sangat mempengaruhi kekuatan batuan karena umumnya merupakan bidang lemah pada batuan tersebut, dan merupakan tempat rembesan air yang mempercepat proses pelapukan. • Morfologi Keadaan morfologi suatu daerah akan sangat mempengaruhi kemantapan lereng didaerah tersebut. Morfologi yang terdiri dari keadaan fisik, karakteristik dan bentuk permukaan bumi, sangat menentukan laju erosi dan pengendapan yang terjadi, menent ukan arah aliran air permukaan maupun air tanah dan proses pelapukan batuan. • Iklim Iklim mempengaruhi temperatur dan jumlah hujan, sehingga berpengaruh pula pada proses pelapukan. Daerah tropis yang panas, lembab dengan curah hujan tinggi akan menyebabkan proses pelapukan batuan jauh lebih cepat daripada daerah sub-tropis. Karena itu ketebalan tanah di daerah tropis lebih tebal dan kekuatannya lebih rendah dari batuan segarnya. • Tingkat pelapukan Tingkat pelapukan mempengaruhi sifat-sifat asli dari batuan, misalnya angka kohesi, besarnya sudut geser dalam, bobot isi, dll. Semakin tinggi tingkat pelapukan, maka kekuatan batuan akan menurun. • Hasil kerja manusia Selain faktor alamiah, manusia juga memberikan andil yang tidak kecil. Misalnya,
suatu lereng yang awalnya mantap, karena manusia menebangi pohon pelindung, pengolahan tanah yang tidak baik, saluran air yang tidak baik, penggalian / tambang, dan lainnya menyebabkan lereng tersebut menjadi tidak mantap, sehingga erosi dan longsoran mudah terjadi.
Pada dasarnya longsoran akan terjadi karena dua sebab, yaitu naiknya tegangan geser (she ar st ree s) dan menurunnya kekuatan geser (shear strenght). Adapun faktor yang dapat menaikkan tegangan geser adalah : • Pengurangan penyanggaan lateral, antara lain karena erosi, longsoran terdahulu yang menghasilkan lereng baru dan kegiatan manusia. • Pertambahan tegangan, antara lain karena penambahan beban, tekanan air rembesan, dan penumpukan. • Gaya dinamik, yang disebabkan oleh gempa dan getaran lainnya. • Pengangkatan atau penurunan regional, yang disebabkan oleh gerakan pembentukan pegunungan dan perubahan sudut kemiringan lereng. • Pemindahan penyangga, yang disebabkan oleh pemotongan tebing oleh sungai, pelapukan dan erosi di bawah permukaan, kegiatan pertambangan dan terowongan, berkurangnya/hancurnya material dibagian dasar. • Tegangan lateral, yang ditimbulkan oleh adanya air di rekahan serta pembekuan air, penggembungan lapisan lempung dan perpindahan sisa tegangan.
Sedangkan faktor yang mengurangi kekuatan geser adalah : • Keadaan atau rona awal, memang sudah rendah dari awal disebabkan oleh komposisi, tekstur, struktur dan geometri lereng. • Perubahan karena pelapukan dan reaksi kimia fisik, yang menyebabkan lempung berposi menjadi lunak, disinteggrasi batuan granular, turunnya kohesi, pengggembungan lapisan lempung, pelarutan material penyemen batuan • Perubahan gaya antara butiran karena pengaruh kandungan air dan tekanan air
pori. • Perubahan struktur, seperti terbentuknya rekahan pada lempung yang terdapat di tebing / lereng.
Geometri Jenjang (Bench Dimension) Sebelum mengetahui beberapa pendapat mengenai dimensi jenjang, perlu diketahui istilah pada jenjang seperti terlihat di bawah ini. Dalam penentuan gometri jenjang, beberapa hal yang dipertimbangkan, antara lain :
o Sasaran produksi harian dan tahunan o Ukuran alat mekanis yang digunakan o Sesuai dengan ultimate pit slope o Sesuai dengan kriteria slope stability Elemen-elemen suatu jenjang terdiri dari tinggi, lebar dan kemiringan yang penentuan dimensinya dipengaruhi oleh: (1) alat-alat berat yang dipakai (terutama alat gali dan angkut), (2) kondisi geologi, (3) sifat fisik batuan, (4) selektifitas pemisahan yang diharapkan antara bijih dan buangan, (5) laju produksi dan (6) iklim. Tinggi jenjang adalah jarak vertikal diantara level horisontal pada pit; lebar jenjang adalah jarak horisontal lantai tempat di mana seluruh aktifitas penggalian, pemuatan dan pengeboran-peledakan dilaksanakan; dan kemiringan jenjang adalah sudut lereng jenjang. Batas ketinggian jenjang diupayakan sesuai dertgan tipe alat muat yang dipakai agar bagian puncaknya terjangkau oleh boom alat muat. Disamping itu batas ketinggian jenjang pun harus mempertimbangkan aspek kestabilan lereng, yaitu tidak longsor karena getaran peledakan atau akibat hujan. Tinggi pada tambang terbuka dan quarry batu andesit dan granit sekitar 15 m, sedangkan pada tambang uranium hanya sekitar 1,0 m.
Kemiringan dinding jenjang merupakan salah satu faktor yang mempengaruhi ukuran dan bentuk pit serta luas areal pit. Kemiringan lereng jenjang juga akan membantu penentuan jumlah buangan yang harus diangkat untuk mendapatkan bijih. Telah disinggung sebelumnya bahwa lereng jenjang harus stabil selama aktifitas
penggailan berlangsung, oleh sebab itu perlu dilakukan analisis kestabilan lereng diseluruh areal tambang (pit). Kekuatan batuan, patahan, retakan-retakan, kandungan air tanah dan informasi geologi lainnya adalah faktor kunci untuk menganalisis lereng tambang. Akibat dari perbedaan karakteristik batuan dan informasi geologi, maka tidak heran apabila di dalam wilayah penambangan akan terjadi kemiringan lereng yang berbeda. Kemiringan dinding permuka kerja (individual slope) pada tambang bijih dan quarry batuan kompak berkisar antara 720 - 850. Penentuan lebar jenjang akan dipengaruhi oleh laju produksi yang diinginkan, dimensi serta jumlah alat angkut dan alat muat, aktifitas pengeboran -peledakan dan kondisi geologi di sekitar pit.
Tidak ada rumus baku untuk menentukan lebar jenjang; namun, beberapa parameter penting di bawah ini harus dipertimbangkan, meliputi:
Ø radius manuver alat angkut saat akan dimuat material oleh alat muat, Rm: Ø cukup leluasa untuk berpapasan minimal dua alat angkut, 2 Lt +c ; Ø lebar maksimum tumpukan hasil peledakan (muckpile), Mp ; Ø lebar areal yang akan dibor, Ld.
Berdasarkan parameter di atas, maka dapat dibuat rumus empiris lebar jenjang (LB) sebagai berikut:
LB = Rm+(2Lt+c)+Mp+Ld
Parameter Lt adalah lebar sebuah truck maksimum dan c adalah konstanta yang tergantung pada jarak dua truck yang aman ketika berpapasan, yaitu antara 5,0 m sampai 10 m. Beberapa pihak yang mengeluarkan pendapat mengenai dimensi jenjang, antara lain : - Head Quarter of US Army (Pit sand Quarry Technical Bulletin No 5-352) - Lew is (Elements of Mining)
- L. Shevyakov (Mining of Mineral Deposits) - Melinkov dan Chevnokov (Safety in Open Cast Mining) - Popov (The Working of Mineral Deposit) - Young (Elements of Mining) - E. P. Pfeider (Surface Mining) - Head Quarter of US Army (Pit sand Quarry Technical Bulletin No 5-352) Wmin = Y +Wt + Ls + G + Wb dimana : W min : Lebar jenjang minimum (m) Y : Lebar yang disediakan untuk pengeboran (m) Wt : Lebar yang disediakan untuk alat -alat (m) Ls : Panjang power shovel tanpa boom (m) G : Radius lantai kerja yang terpotong oleh shovel (m) Wb : Lebar untuk broken material (m)
- Lewis (Elements of Mining) Tinggi jenjang sebagai berikut :
o Untuk hidraulicking yang baik adalah 20 ft dan maksimum 60 ft o Untuk dredging kedalaman ideal antara 50 ft – 80 ft, tetapi ada yang sampai 130 m o Untuk Open-cut antara 12 ft – 75 ft; yang baik 30 ft. Sedangkan untuk tambang bijih dapat mencapai 225 ft. Lebar jenjang disesuaikan dengan loading track, daerah operasi power shovel serta untuk peledakan. Lebarnya antara 20 ft – 75 ft, umumnya 50 ft dan idealnya 30 ft .
- L. Shevyakov (Mining of Mineral Deposits) Lebar jenjang tergantung pada metode penggalian dan kekerasan bahan galian yang ditambang.
o Untuk Material Lunak B = (1,00 s.d 1,50 ) Ro + L + L1 + L2
dimana : B : Lebar jenjang (m) Ro : Digging radius dari alat muat (m) L : Jarak ant ara sisi jenjang dengan rel (3 – 4 m) L1 : Lebar lori (1,75 – 3,00 m) L2 : Jarak untuk menjaga agar tidak longsor (m)
o Untuk Material Keras B = N + L + L1 + L2 dimana : B : Lebar jenjang (m) N : Lebar yang dibutuhkan untuk broken material (m)
Disini tidak disediakan lebar untuk alat gali / muat, karena dianggap alat muat bekerja disamping broken material
- Melinkov dan Chevnokov (Safety in Open Cast Mining)
o Untuk Lapisan yang lunak (soft strata) B = 2R + C + C1 + L dimana : B : Lebar jenjang (m) R : Digging radius dari alat muat (m) C : Jarak sisi jenjang atau broken material ke garis tengah rel (m) L : lebar yang disediakan untuk faktor keamanan, biasanya sebesar dump -truck (m)
o Untuk Lapisan yang lunak (soft strata) B = a + C + C1 + L + A dimana : B : Lebar jenjang (m)
a : Lebar untuk broken material (m) A : Lebar pemotongan pert ama (m)
- Popov (The Working of Mineral Deposit)
a. Tinggi jenjang dan kemiringannya
i) Kemiringan jenjang tergantung pada kandung air pada bahan galian; bila relatif kering biasanya memungkinkan kemiringan jenjang yang besar. ii) Umumnya tinggi jenjang berkisar antara 12 – 15 m dengan kemiringan : - untuk batuan beku : 70o – 80o - untuk batuan sedimen : 50o – 60o - untuk batuan ledge dan pasir kering : 40o – 50o - untuk batuan yang argilaceous : 35o – 45o
b. Lebar jenjang Lebar jenjang antara 40 – 60 m, biasanya juga dibuat antara 80 – 100 m jika memakai multi row bore-hole. Lebar minimum untuk batuan keras : Vr = A + C + C1 + L + B dimana : Vr : Lebar jenjang minimum (m) A : Lebar untuk broken material (m) C : Jarak sisi timbunan ke sisi tengah rel (m) C1 : Setengah lebar lori ( m) B : Lebar endapan yang diledakkan (6 – 12 m) L : Lebar yang disediakan untuk menjamin ekstraksi endapan pada jenjang di bawahnya
- Young (Elements of Mining)
o Tinggi jenjang - untuk tambang bijih besi : 20 – 40 ft - untuk tambang bijih tembaga : 30 - 70 ft - untuk lime st on e : s.d. 200 ft o Lebar jenjang : 50 – 250 ft o Kemiringan jenjang : 45o – 65o
- E. P. Pfeider (Surface Mining) L = Lm + SF x dimana : L : Tinggi jenjang (m) Lm : Maximum cutting height dari alat-muat (m) SF : Swell Factor (m) x = 0,33 untuk cara corner cut = 0,50 untuk cara box cut
