INVESTIGASI GEOLOGI POTENSI LONGSOR BERDASARKAN ANALISIS SIFAT FISIK DAN MEKANIK BATUAN DAERAH KOTA BALIKPAPAN, KALIMANTAN TIMUR

Transkripsi

1 M1O-03 INVESTIGASI GEOLOGI POTENSI LONGSOR BERDASARKAN ANALISIS SIFAT FISIK DAN MEKANIK BATUAN DAERAH KOTA BALIKPAPAN, KALIMANTAN TIMUR Rizky Teddy Audinno 1*, Muhammad Ilham Nur Setiawan 1, Adi Gunawan 2, Adrianus Eka Nandro 2,3 1 STT Migas Balikpapan, * audinnolang@gmail.com 2 GeoPangea Research Group Indonesia 3 Kaltim Prima Coal Abstrak Diterima 20 Oktober 2014 Lokasi penelitian terletak di Kota Balikpapan, Kalimantan Timur. Secara geografis daerah penelitian berada pada posisi LU BT. Kota Balikpapan adalah kota terbesar kedua di Kalimantan Timur dengan jumlah penduduk sekitar jiwa. Dilihat dari topografinya, Kota Balikpapan memiliki kemiringan dan ketinggian permukaan tanah dari permukaan air laut yang sangat beragam. Mulai yang terendah dari wilayah pantai dengan ketinggian 0 mdpl sampai dengan wilayah berbukit dengan ketinggian 100 mdpl. Dominasi wilayah berbukit membuat sebagian besar wilayah, yaitu 42,33% mempunyai kelas kemiringan 15% - 40% yang rawan tanah longsor. Berdasarkan hasil analisa yang telah dilakukan, kondisi sebagian besar batuan daerah telitian terdiri dari batupasir unconsolidated dengan bentuk butir subrounded rounded, nilai berat isi batuan adalah 1,478 gr/cm 3-1,892 gr/cm 3, nilai berat isi batuan kering adalah 1,023 gr/cm 3-1,412 gr/cm 3, nilai kadar airnya adalah 37,48 % - 45,64 %, nilai berat jenis adalah 2,59 gr/cm 3-2,68 gr/cm 3. Pada analisa uji geser langsung yang bertujuan untuk mendapatkan sifat mekanik batuan diperoleh nilai kohesi yaitu 0,2-0,6, dan sudut geser dalamnya yaitu 25 o - 38 o. Dari hasil analisis Faktor Keamanan yang diperoleh menurut Bowles (1984), didapatkan kriteria Kritis (1,07 < FK < 1,25) berada pada gerakan tanah bertipe Subsidence, sedangkan kriteria Labil (FK < 1,07) berada pada gerakan tanah bertipe Debris Slide. Faktor faktor yang mempengaruhi kestabilan lereng di daerah telitian antara lain adalah sifat fisik dan mekanik batuan, litologi, struktur geologi, kemiringan lereng dan morfologi, vegetasi, dan curah hujan. Cara penanggulangan ketidakstabilan lereng di daerah telitian dapat dilakukan dengan cara modifikasi lereng, cara injeksi, dan pengendalian air permukaan. Kata Kunci: Investigasi geologi, Longsor Pendahuluan Tanah longsor yang merupakan faktor utama dalam proses geomorfologi akan terjadi dimana saja dan kapan saja diatas permukaan bumi, terutama permukaan relief pegunungan yang berlereng terjal, maupun permukaan lereng bawah laut. Tanah longsor didefinisikan sebagai tanah diatas lereng permukaan kearah bawah lereng bumi disebabkan oleh gravitasi/gaya berat (Nelson, S, A., 2004). Di daerah yang beriklim tropis, ketika air hujan jatuh ketas permukaan tanah memicu pergerakan material yang ada diatas permukaan. Material berupa tanah atau campuran tanah dan rombakan batuan akan bergerak ke arah bawah lereng dengan cara meresapnya air kedalam celah pori batuan atau tanah, sehingga menambah beban material permukaan lereng dan menekan material tanah dan bongkah-bongkah perombakan batuan, selanjutnya memicu lepas dan bergeraknya material bersama-sama dengan air (Karnawaty, D., 2005). 116

2 Kota Balikpapan merupakan kota industri sebagai pintu gerbang Kalimantan Timur, seiring terus berkembangnya Kota Balikpapan sebagai kota industri, maka kepadatan penduduk pun akan semakin bertambah (Tabel 1), dengan semakin bertambahnya kepadatan penduduk maka tata guna lahan kota pun dibutuhkan. Kondisi geomorfologi kota Balikpapan yang terdiri dari pantai, dataran rendah, hingga bukit-bukit bergelombang (Gambar 2) memungkinkan terjadinya pergerakan tanah atau longsor ditambah dengan batuan penyusun regional kota Balikpapan terdiri dari Formasi Balikpapan yang berkarakteristik pasir kuarsa lepas dimana secara umur geologi berumur miosen dan telah mengalami tingkat pelapukan yang sangat tinggi dan mudah jenuh oleh air, dan Formasi Kampung Baru yang juga berkarakteristik pasir kuarsa dengan sisipan lempung lignit dan lanau yang berumur pliosen yang dimana satuan batuan ini juga memiliki tingkat pelapukan yang sangat tinggi dan mudah mengalami erosi (Gambar 3). Tingkat curah hujan yang tinggi pada setiap tahunnya di kota Balikpapan (Tabel 2) juga dapat memicu kerawanan akan pergerakan tanah ataupun tanah longsor karena kondisi batuan yang mudah jenuh akan air dan telah terlapukkan. Dengan latar belakang hal tersebut, maka penelitian tentang kestabilan lereng menjadi sangat penting untuk memberikan informasi mengenai lokasi yang berpotensi terjadinya pergerakan tanah dengan kenampakan alam yang ada sehingga kita bisa melakukan berbagai macam pencegahan sebelum gerakan tanah menjadi bencana yang tidak kita harapkan. Daerah penelitian kami terletak pada Kelurahan Prapatan, Balikpapan Selatan, Kalimantan Timur (Gambar 1). Tujuan yang ingin dicapai adalah untuk : Mengetahui sifat fisik dan mekanik batuan daerah telitian. Mengetahui tingkat kestabilan lereng pada daerah telitian. Memberikan rancangan lereng yang aman dengan mengubah geometri lereng. Mendapatkan hasil perhitungan faktor keamanan dari metode Bishop. Mengetahui penyebaran longsor pada daerah telitian. (Gambar 10) Metodologi Adapun metode penelitian yang dilakukan dalam penelitian ini adalah dimulai dari studi literatur, studi singkapan, pengujian laboratorium, pengolahan data, serta analisis faktor keamanan lereng dengan menggunakan metode Bishop dan software geoteknik. Dalam pelaksanakan penelitian ini, data yang berhubungan dengan analisa didapatkan dengan dua cara, yaitu melakukan penelitian langsung dilapangan sebagai data primer dan studi literatur sebagai data sekunder. Berikut merupakan data yang diperoleh selama melakukan penelitian: Penelitian di lapangan Penelitian di lapangan bertujuan mendapatkan data primer yaitu geometri lereng, arah kemiringan lereng, tata guna lahan, susunan litologi, dan aktivitas manusia pada daerah sekitar. Pengukuran lereng dilakukan berdasarkan kondisi sebenarnya di lapangan dengan cara mengukur slope dan tinggi lereng serta mendeskripsikan material pada lapisan pembentuk lereng. Studi literatur dan pengumpulan data sekunder Dari hasil studi literatur dan pengumpulan data sekunder diperoleh data peta geologi, peta kepadatan penduduk, peta tata guna lahan dan curah hujan Kota Balikpapan per tahunnya. Peralatan yang digunakan adalah kompas geologi, palu geologi, meteran, kantong sampel, clipboard, dan form deskripsi batuan. Kondisi material pada lokasi penelitian berjenis batuan. Sampel batuan yang diambil, selanjutnya dianalisis di laboratorium untuk dapat dipakai dalam melakukan analisa. Analisa dilakukan 117

3 untuk mengetahui kestabilan lereng, selanjutnya menggunakan software geoteknik yaitu Simple Slope Terrasolum. Pelaksanaan untuk pengujian di laboratorium mekanika tanah menggunakan sampel batuan yang diperoleh di lapangan. Tujuan dari pengujian di laboratorium ini untuk mendapatkan karakteristik sifat fisik dan sifat mekanik dari batuan tersebut. Dalam analisa stabilitas lereng yang digunakan pada daerah telitian menggunakan metode Bishop. Metode ini menggunakan irisan sederhana dan menganggap bahwa gayagaya yang bekerja pada sisi-sisi irisan memiliki resultan nol pada arah vertikal dan mengasumsikan bidang longsor berbentk busur lingkaran. Persamaan kuat geser dalam tinjauan tegangan efektif yang dapat dikerahkan tanah, hingga tercapainya kondisi keseimbangan batas dengan memperhatikan faktor keamanan (Hardiyanto & Hary Christady., 1992). Data dan Hasil Diskusi Setelah dilakukan penelitian dan peninjauan langsung di lapangan terdapat 5 titik yang berpotensi longsor. Untuk pengukuran stabilitas lereng dilakukan dengan perhitungan friksi, kohesi, dan berat jenis batuan dari sampel yang kemudian diinput kedalam software Simple Slope Terrasolum untuk mengetahui faktor keamanan dan stabilitas lereng. Stopsite 1 Tinggi lereng = 7 m Slope = 40 0 Lebar lereng = 20 m Material penyusun lapisan = Pasir Kuarsa Kohesi = 0.4 kg/cm 2 Berat Batuan = 2.58 gr/cm 3 Sudut Geser Dalam (σ) = 27 0 FK = 0,98 Simple Slope Model (Gambar 5) Stopsite 2 Tinggi lereng = 3 m Slope = 39 0 Lebar lereng = 7 m Material penyusun lapisan = Pasir Kuarsa Kohesi = 0.36 kg/cm 2 Berat Jenis Batuan = 2.5 gr/cm 3 Sudut Geser Dalam (σ) = 22 0 FK = 1,1 Simple Slope Model (Gambar 6) Stopsite 3 Tinggi lereng = 6 m Slope = 43 0 Lebar lereng = 25 m Material penyusun lapisan = Pasir Kuarsa Kohesi = 0.47 kg/cm 2 Berat Jenis Batuan = 2.63 gr/cm 3 Sudut Geser Dalam (σ) = 29 0 FK = 1,04 Simple Slope Model (Gambar 7) Stopsite 4 Tinggi lereng = 7.5 m Slope = 30 0 Lebar lereng = 12 m Material penyusun lapisan = Pasir Kuarsa Kohesi = 0.32 kg/cm 2 Berat Jenis Batuan = 2.68 gr/cm 3 Sudut Geser Dalam (σ) = 24 0 FK = 1,08 Simple Slope Model (Gambar 8) Stopsite 5 Tinggi lereng = 9 m Slope = 43 0 Lebar lereng = 9 m Material penyusun lapisan = Pasir Kuarsa Kohesi = 0.49 kg/cm 2 Berat Jenis Batuan = 2.62 gr/cm 3 Sudut Geser Dalam (σ) = 33 0 FK = 1,08 Simple Slope Model (Gambar 9) Nilai FK dihitung dengan menggunakan metode kesetimbangan batas Bishop dengan menggunakan software Simple Slope Terrasolum. Hasil analisa menginformasikan bahwa 118

4 faktor keamanan lereng dalam keadaan jenuh tidak stabil karena di bawah standar nilai faktor keamanan yang diterapkan oleh Bowles yaitu FK < 1,25. Parameter yang digunakan untuk mengukur suatu lereng stabil atau tidak adalah nilai dari Faktor Keamanannya. Perbandingan kejadian-kejadian gerakan tanah di tempat yang berbeda adalah kurang tepat untuk dilakukan. Hal ini dikarenakan banyak variabel dari parameter yang ada dan proses-proses yang terjadi dialam, seperti kemiringan lereng, perlapisan tanah/batuan, serta faktor-faktor pemicunya. Dalam upaya mitigasi bencana pada umumnya perlu tindakan untuk meningkatkan kestablian lereng, salah satunya dengan pengurangan sudut kemiringan lereng. Faktor Penyebab Gerakan Tanah Berdasarkan Faktor Sifat Fisik dan Mekanik Batuan: 1. Besarnya nilai kadar air pada daerah telitian yang mempunyai nilai rata-rata 39,64% dimungkinkan untuk terjadinya gerakan tanah, karena akan mempengaruhi sifat fisik dan mekanik batuan. Apabila sifat fisik dan mekanik ini tidak dapat membentuk suatu harga tahanan geser yang cukup besar di dalam tubuh lereng, sampai harga batas maksimal harga kadar air tertentu, maka akan menyebabkan lereng menjadi labil (longsor). Selain itu, batuan penyusun juga mempunyai nilai berat jenis yang tinggi yang berkisar antara 2,5-2,68, derajat kejenuhan tinggi, serta mempunyai angka pori yang tinggi pula. 2. Daerah telitian mempunyai nilai permeabilitas yang berkisar antara 1,47x10-5 sampai dengan 9,723x Kecilnya nilai sudut geser dalam pada daerah telitian yang berkisar antara 22 o -38 0, maka dimungkinkan terjadi gerakan tanah, karena semakin besar sudut geser dalam, maka material tersebut akan lebih tahan menerima tegangan luar yang dikenakan terhadapnya selain itu rendahnya nilai kohesifitas pada daerah telitian yang berkisar antara 0,2-0,5 juga dimungkinkan terjadinya gerakan tanah karena gaya tarik menarik antar partikel dalam batuan dan tanah rendah. 4. Kestabilan lereng bergantung pada gaya penggerak dan gaya penahan yang bekerja pada bidang gelincir. Gaya penahan adalah gaya yang menahan agar tidak terjadi longsoran, sedangkan gaya penggerak adalah gaya yang menyebabkan terjadinya longsoran. Perbandingan antara gaya penahan dan penggerak disebut Faktor Keamanan (FK), semakin kecil nilai FK maka gerakan tanah sering terjadi, sebaliknya semakin besar FK gerakan tanah sangat jarang terjadi. (Tabel 3) Berdasarkan Faktor Geologi: 1. Faktor Kelerengan Kelerengan merupakan salah satu faktor yang sangat penting dalam analisis gerakan tanah, karena kestabilan lereng berkurang pada morfologi berlereng terjal, sehingga menyebabkan semakin besarnya gaya penggerak massa tanah/batuan penyusun lereng. Banyak wilayah di Kota Balikpapan yang termasuk ke dalam wilayah kelas lereng dan ketinggian rawan longsor. (Tabel 4). 2. Faktor Litologi Kondisi litologi pada daerah telitian sebagian besar telah mengalami pelapukan dan reaksi kimia-fisika, keadaan atau intensitas ini tergantung dari iklim setempat dan berakibat pada pembentukan rongga batuan karena proses amplitudo temperatur harian. (Gambar 4) 3. Faktor Struktur Geologi Faktor pengaruh struktur geologi berupa kekar dan bidang perlapisan batuan, akan sangat besar peranannya terhadap peristiwa gerakan tanah. Batuan yang terkekarkan, 119

5 merupakan zona lemah, yang merupakan salah satu jalan masuknya air kedalam tanah, akibat adanya zona lemah akan menyebabkan berkurangnya kekuatan geser batuan dalam menahan gerakan serta penjenuhan air dalam tanah/batuan yang dapat meningkatkan atau memicu kenaikan tekanan air pori dalam masa tanah/batuan, dan akhirnya mendorong massa tersebut untuk bergerak longsor. 4. Faktor Curah Hujan Curah hujan sebagai salah satu komponen iklim, akan mempengaruhi kadar air dan kejenuhan air. Hujan dapat meningkatkan kadar air dalam tanah lebih jauh akan menyebabkan kondisi fisik tubuh lereng berubah-ubah. Kenaikan kadar air akan memperlemah sifat fisik mekanik batuan, sehingga mempengaruhi kondisi internal tubuh lereng dan menurunkan faktor keamanan lereng. Pengaruh air saat terjadi hujan lebat akan menyebabkan perubahan terhadap sifat fisik batuan, yaitu menurunnya harga kohesi batuan, sehingga kekuatan geser batuan berkurang, sedangkan bobot masa batuan bertambah. Seiring dengan meningkatnya bobot masa batuan maka kuat geser batuannya akan menurun. Kesimpulan Dari hasil analisis Faktor Keamanan diperoleh data sebagai berikut: 1. Faktor Keamanan Stopsite 1 = 0,98 (Labil) 2. Faktor Keamanan Stopsite 2 = 1,1 (Labil) 3. Faktor Keamanan Stopsite 3 = 1,04 (Labil) 4. Faktor Keamanan Stopsite 4 = 1,08 (Kritis) 5. Faktor Keamanan Stopsite 5 = 1,08 (Kritis) Faktor faktor yang mempengaruhi kestabilan lereng di daerah telitian antara lain adalah sifat fisik dan mekanik batuan (35%), litologi penyusun lereng (25%), struktur geologi (5%), kemiringan lereng dan morfologi (20%), vegetasi (5%), dan curah hujan (10%). Cara penanggulangan ketidakstabilan lereng di daerah telitian dapat dilakukan dengan cara modifikasi lereng, cara injeksi, dan pengendalian air permukaan. Ucapan Terima Kasih Kami mengucapkan terima kasih kepada kedua orang tua dan teman-teman Jurusan Teknik Geologi STT Migas Balikpapan atas dukungan dan bantuannya dalam pengerjaan paper ini hingga selesai. Daftar Pustaka BAPPEDA Kota Balikpapan, Balikpapan Dalam Angka. Cepeda, J., Smebye, H., Vangelsten, B., Nadim, F. dan Muslim, D., 2010, Landslide Risk in Indonesia, Indonesia: Global Assesment Report on Disaster Risk Reduction. Paimin. Sukresno. Pramono, I.B., Teknik Mitigasi Banjir dan Tanah Longsor. Tropenbos International Indonesia Programme, Balikpapan. Shirley, LH., Geoteknik dan Mekanika Tanah. Penerbit Nova, Bandung. Wesley, Laurence D., Mekanika Tanah untuk Tanah Endapan & Residu, Penerbit ANDI, Yogyakara. 120

6 Tabel 1. Jumlah Penduduk Kota Balikpapan tahun (Bappeda Kota Balikpapan) Tahun Total Penduduk Tabel 2. Tingkat Kecepatan Angin, Curah Hujan, dan Intensitas Penyinaran Matahari Kota Balikpapan (BMKG Kota Balikpapan) Tahun Kecepatan Angin Ratarata (Knot) Curah Hujan (mm) Intensitas Penyinaran Matahari (%) , ,0 48, , ,2 61, , ,6 44, , ,3 44, , ,4 47, , ,1 46, , ,1 40, , ,0 38, , ,8 47, , ,0 52, , ,0 45, , ,8 43, , ,2 48,4 121

7 Tabel 3. Faktor Keamanan ditinjau dari Intensitas Kelongsoran (Bowles, 1984) Nilai Faktor Keamanan (FK) FK < 1,07 FK antara 1,07 1,25 FK > 1,25 Kejadian / Intensitas Longsor Longsoran terjadi biasa/sering (kelas labil) Longsoran pernah terjadi (kelas kritis) Longsoran jarang terjadi (kelas stabil) Tabel 4. Pembagian Kelas Lereng dan Ketinggian Kota Balikpapan (Bappeda Kota Balikpapan) 122

8 Gambar 1. Peta Daerah Telitian Gambar 2. Peta Topografi Kota Balikpapan 123

9 PROSIDING SEMINAR NASIONAL KEBUMIAN KE-7 Gambar 3. Peta Geologi Kota Balikpapan 124

10 PROSIDING SEMINAR NASIONAL KEBUMIAN KE-7 Gambar 4. Stratigrafi Daerah Telitian (1) 125

11 PROSIDING SEMINAR NASIONAL KEBUMIAN KE-7 Gambar 4. Stratigrafi Daerah Telitian (2) 126

12 PROSIDING SEMINAR NASIONAL KEBUMIAN KE-7 Gambar 5. Simple Slope Model STP 1 Gambar 6. Simple Slope Model STP 2 127

13 PROSIDING SEMINAR NASIONAL KEBUMIAN KE-7 Gambar 7. Simple Slope Model STP 3 Gambar 8. Simple Slope Model STP 4 128

14 PROSIDING SEMINAR NASIONAL KEBUMIAN KE-7 Gambar 9. Simple Slope Model STP 5 Gambar 10. Peta Penyebaran Longsor Kota Balikpapan 129