Penentuan Modulus Geser Tanah Menggunakan Metode Analisis Multi-channel Gelombang Permukaan

Transkripsi

1 JURNAL ILMIAH SEMESTA TEKNIKA Vol. 12, No. 2, , November Penentuan Modulus Geser Tanah Menggunakan Metode Analisis Multi-channel Gelombang Permukaan (Soil Shear Modulus Measurement Using Multi-channel Analysis of Surface Wave Method) SUSY K. ARIESTIANTY, MOHD. RAIHAN TAHA, KHAIRUL ANUAR MOHD. NAYAN, ZAMRI CHIK ABSTRACT Multi-channel Analysis of Surface Wave (MASW) is one of non-destructive seismic methods that can be used to obtain the soil dynamic parameters, such as the shear wave velocity (V S ) and the shear modulus (G). Indirect measurement of soil dynamic parameters can also be estimated by the empirical correlations of V S /G and N SPT values obtained from Standard Penetration Test (SPT). However, borehole test is required for SPT, which is relatively high cost and also may disturb in surrounding environment of investigated sites. Therefore, MASW seismic method then can be performed as alternative options in avoiding these problems. In this study MASW method was used to obtain the V S and G profile at several selected sites in Peninsular of Malaysia, i.e., Universiti Kebangsaan Malaysia Bangi campus, Selangor and Sungai Temala, Terengganu. The Rayleigh wave propagations are recorded using 24 geophones of 4.5 Hz resonant frequency connected to the seismograph. Subsequently, the seismic data is processed and analyzed to generate the V S profile versus depth in one-dimensional (1-D) and two-dimensional (2-D) form. In general, the shear wave velocity from MASW method measurements show reasonable agreements compared to the V S values obtained from empirical correlation of N SPT value. A good relationship between shear modulus from this study compared to empirical correlations of N SPT value from previous researchers. Finally, MASW method can be nondestructively used for identifying and validating subsurface soil condition of the investigated sites. Keywords: shear wave velocity, shear modulus, MASW, N SPT PENDAHULUAN Kecepatan gelombang geser (V S ), modulus geser (G) dan rasio redaman (D) merupakan parameter yang penting dan diperlukan dalam analisis respon dinamik tanah. Penentuan parameter dinamik tanah ini dapat dilakukan dari pengujian lapangan dengan metode seismik seperti cross-hole, down-hole, spectral analysis of surface wave (SASW) dan multichannel analysis of surface wave (MASW). Dua metode terakhir yang disebutkan merupakan metode seismik non-destruktif yang merekam perambatan gelombang permukaan (gelombang Rayleigh). Sifat kekakuan tanah dapat dinilai dari kecepatan gelombang gesernya, dimana keduanya menunjukkan hubungan yang elastik linier. Semakin besar nilai kecepatan gelombang geser maka akan semakin besar juga nilai kekakuan tanahnya atau semakin keras dan padat. Kecepatan gelombang geser hanya berkaitan dengan kekakuan geser dari struktur tanah sedangkan pengaruh tingkat kejenuhan tanah pada kecepatan gelombang geser lebih terkaitan dengan kepadatan tanah (Stokoe et al., 24). Semakin rendah tingkat kejenuhan tanah maka akan semakin tinggi nilai V S dan G (Cho & Santamarina, 21). Parameter dinamik tanah juga dapat ditentukan secara tidak langsung dari hasil pengujian statis di lapangan seperti pengujian penetrasi standar (N SPT, N-standard penetration test). Beberapa peneliti telah membuat korelasi empirik antara V S dan G dengan nilai N SPT, seperti Seed dan Idriss (1981), Imai dan

2 186 S.K. Ariestianty, et al. / Semesta Teknika, Vol. 12, No. 2, , November 29 Tonouchi (1982), Lee (199), Athanasopoulos (1995), Nayan (1995), Hasancebi dan Ulusay (26), Suharsono (26), Dikmen (29), Rosyidi (29) untuk kecepatan gelombang geser (Vs), sedangkan untuk modulus geser seperti Ohsaki dan Iwasaki (1973) dan Imai dan Tonouchi (1982), dan Seed et al. (1983). Metode SASW dikembangkan oleh Nazarian dan Stokoe pada tahun Park et al (1995) dan Foti (2) mulai mengusulkan metode MASW yang merupakan pengembangan dari metode SASW. Kedua metode ini pada prinsipnya mempunyai teknik analisis yang sama. Perbedaan diantara kedua metode ini adalah pada jumlah geofon yang digunakan. Sepasang geofon dengan beberapa kali konfigurasi geometrik digunakan dalam metode SASW untuk mendapatkan data seismik hingga kedalaman tertentu, sedangkan dalam metode MASW, data seismik direkam sekaligus dalam satu konfigurasi geofon. Dalam makalah ini, disampaikan mengenai hasil pengukuran dan penentuan nilai-nilai parameter dinamik tanah dengan menggunakan metode MASW yang diperoleh pada beberapa daerah kajian yang terpilih di semenanjung Malaysia. Beberapa korelasi antara parameter dinamis dengan nilai kekakuan tanah yang diperoleh dari pengujian SPT juga telah diperoleh dan ditunjukkan dalam kajian ini. METODE PENELITIAN Bahan Penelitian Daerah kajian terletak pada Semenanjung Malaysia, tepatnya yaitu di dalam lingkungan kampus Univesiti Kebangsaan Malaysia (UKM) Bangi (Selangor) dan daerah Sungai Temala (Terengganu), seperti yang terlihat pada Gambar 1. Lokasi pertama terletak pada daerah rencana pembangunan gedung perkuliahan tambahan pada Fakultas Undang- Undang (FUU), lokasi kedua pada daerah rencana pembangunan gedung taman kanakkanak (Pusat Pengajian Umum, PPU) dan lokasi ketiga yaitu pada lokasi proyek pembangunan jembatan Jabatan Kerja Raya (JKR) Malaysia. Data-data sekunder tanah hasil pemboran dan pengujian penetrasi standar (SPT) diperoleh dari kegiatan penyelidikan lapangan awal yang telah dilakukan pada lokasi-lokasi tersebut. Kemudian pengukuran data seismik dengan metode MASW dilakukan pada lintasan yang berdekatan dengan titik-titik pemboran sehingga hasilnya nanti dapat dibandingkan dengan data-data sekunder. Lokasi titik-titik pemboran dan lintasan survai untuk pengambilan data seismik juga dapat dilihat pada Gambar 1. Penyelidikan Tanah Pada lokasi lokasi FUU (UKM), terdapat dua titik pemboran yaitu BH3 dan BH4 yang dilalui oleh lintasan survai MASW. Begitu juga pada lokasi PPU (UKM) yaitu titik-titik pemboran BH2 dan BH3. Kemudian di lokasi terakhir Sungai Temala (Terengganu), terdapat sembilan titik pemboran (BH1- BH9) yang dilalui oleh lintasan survai MASW dan untuk lebih jelasnya dapat dilihat pada Gambar 1. (a) Tapak UKM (b) Tapak Terengganu GAMBAR 1. Peta lokasi daerah kajian dan lokasi titik-titik penyelidikan

3 S.K. Ariestianty, et al. / Semesta Teknika, Vol. 12, No. 2, , November 29 Pemboran dilakukan dengan menggunakan mesin bor putar (multi-speed rotary wash boring machine) dan selubung berukuran NW dan BW untuk melindungi lubang bor dari runtuhan tanah. Untuk ketentuan kedalaman dari pemboran adalah maksimal 45 m atau jika nilai NSPT dari pengujian penetrasi standar secara tujuh kali berturut-turut telah mencapai nilai lebih besar daripada 5 (NSPT > 5/3 mm). konfigurasi lapangan juga perlu diperhatikan dan ditentukan dengan benar. Langkah-langkah dalam pengambilan data seismik dengan metode MASW ini dapat dilihat pada Gambar 3. Terdapat beberapa asumsi umum yang biasa digunakan dan dapat menjadi acuan dalam pemilihan konfigurasi lapangan, seperti yang dianjurkan oleh Penumadu dan Park (25) dan Park (26). Untuk kajian ini, jarak antara sumber getaran dengan geofon pertama dipilih sebesar 5 dan 1 m sedangkan untuk spasi antara geofon adalah 1 dan 2 m, dengan waktu perekaman 1 mili detik serta nilai sampling 1 mili detik. Pengujian penetrasi standar dilakukan dengan mengacu kepada BS :199. Penentuan nilai uji penetrasi tanah ini menggunakan splitbarrel sampler dan palu dengan berat kg. Pengujian dilakukan dengan interval kedalaman 1 m untuk kedalaman hingga 6 m, kemudian selanjutnya dengan interval kedalaman 1.5 m atau jika terdapat perubahan lapisan tanah. Satu set rekaman data seismik yang mencatat waktu dan amplitudo energi gelombang terhadap jarak geofon kemudian diperoleh dari satu konfigurasi lapangan. Selanjutnya dalam satu lintasan survei akan direkam beberapa set rekaman data seismik dengan melakukan beberapa kali pergeseran lokasi sumber getaran berikut geofonnya. Metode Seismik MASW Dalam kajian ini, perambatan gelombang permukaan direkam oleh seismograf (Seistronix RAS 24) yang dihubungkan pada 24 geofon (geophone) dengan kopeling paku (spike coupling) yang ditanamkan kedalam tanah sepanjang lintasan survai (Gambar 2). Geofon yang digunakan adalah geofon berfrekuensi rendah yaitu 4.5 Hz, sehingga dapat merekam gelombang Rayleigh dengan baik. Sedangkan sumber getaran yang digunakan untuk menghasilkan gelombang, berasal dari sebuah palu besar yang mempunyai berat sekitar 2 lb atau 9 kg. Untuk memperoleh data seismik yang berkualitas baik, selain peralatan yang memadai, beberapa parameter dalam Rekaman data seismik kemudian diproses dan dianalisis sehingga diperoleh profil kecepatan gelombang geser terhadapn kedalaman. Profil kecepatan gelombang geser satu dimensi (1-D) diperoleh dari satu set rekaman data seismik dan kemudian profil dua dimensi (2-D) kecepatan gelombang geser dapat dihasilkan dari beberapa set rakaman data seismik, seperti diperlihatkan dalam Gambar 4. Dalam kajian ini, pemprosesan data seismik dilakukan dengan menggunakan perangkat lunak SurfSeis versi 2.1 yang telah dikembangkan oleh Kansas Geological Survey, Texas, Amerika. palu (9 kg) seismograf geofon 4.5 Hz plat aluminium sinyal dari geofon kotak konektor kabel konektor kabel konektor GAMBAR 2. Peralatan yang digunakan untuk merekam data seismik dengan metode MASW 187

4 188 S.K. Ariestianty, et al. / Semesta Teknika, Vol. 12, No. 2, , November 29 PENGAMBILAN DATA SEISMIK DENGAN METODE MASW Penentuan Lintasan Survei Penentuan Peralatan & Konfigurasi Lapangan untuk Perekaman Data Seismik Pengambilan & Perekaman Gelombang Seismik PERALATAN: Sumber getaran (palu besi), geofon (4.5 Hz), seismograf, laptop Puk ulan 1 D Z max max dx Z min min x 1 = 2%D T 1 2 detik dt.5 1 milidetik Rekaman Data Seismik Tidak Baik REKAMAN DATA SEISMIK Baik Perpindahan Lokasi Titik Permulaan Sumber Getaran & Geofon Pukulan-n GAMBAR 3. Prosedur dalam pengambilan data seismik di lapangan dengan Metode MASW Pukulan 1 1 set rekaman 1 set rekaman X1 X2 X3 data seismik data seismik Pukulan 2 Pukulan 3 1 set rekaman data seismik, m n a m la a e d K Kecepatan Gelombang Geser (Vs), m/s , m n a 12 m la a d 14 e K Kecepatan Gelombang Geser (Vs), m/s , m 12 th p e D Kecepatan Gelombang Geser (Vs), m/s Profil Vs 1-D Profil Vs 1-D Profil Vs 1-D 26 Profil Vs 2-D Lokasi profil Vs 1-D yang digunakan GAMBAR 4. Rekaman data seismik dan profil V S 1-D dan 2-D yang diperoleh dari satu lintasan survei Langkah-langkah dalam pemprosesan dan analisis data seismik dapat dilihat pada Gambar 5. Tahap pertama adalah melakukan konversi dan pengkodean data seismik sesuai dengan format yang digunakan oleh perangkat lunak.

5 S.K. Ariestianty, et al. / Semesta Teknika, Vol. 12, No. 2, , November PEMPROSESAN DATA SEISMIK Konversi Data Seimik (SEG KGS) Pengkodean Konfigurasi Lapangan (Encoding Field Geometry) (SEG KGS) Proses FFT & Penormalan Data Seismik Analisis & Perhitungan Total Amplitudo Energi Gelombang pada setiap Frekuensi Gambar Spektral Dispersi Transformasi Data Seismik Pembentukan Kurva Dispersi Proses Inversi Profil Vs 1-D Proses Tomografi Ya Penyaringan Data Seismik Penentuan Model Lapisan Tanah (Vs, Vp,, h, z) Pembentukan Kurva Dispersi Teori Pencocokan Kurva Dispersi Eksperimental & Teori (Curve Matching) Proses Iterasi Tidak Profil Vs 2-D GAMBAR 5. Prosedur dalam pemprosesan dan analisis data seismik Selanjutnya dilakukan proses transformasi sehingga dihasilkan gambar spektral dispersi gelombang dari setiap frekuensi terhadap kecepatan fasanya. Proses transformasi dilakukan dengan menggunakan metode pergantian fasa yang telah dikembangkan oleh Park et al. (1998). Dalam gambar spektral dispersi, gelombang Rayleigh mempunyai energi gelombang yang dominan dan biasa disebut sebagai mode fundamen/dasar. Namun jika dalam satu frekuensi terdapat dua energi gelombang yang dominan dengan kecepatan fasa yang berbeda, maka gelombang dengan kecepatan fasa yang lebih tinggi disebut sebagai gelombang Rayleigh mode tinggi. Mode tinggi, umumnya terdapat dan terkadang mempunyai energi yang lebih dominan pada frekuensi tinggi. Adanya mode tinggi ini, dapat menjadi indikasi adanya lapisan tanah lunak diantara lapisan-lapisan tanah yang lebih keras atau medium tanah bersifat dispersi terbalik (Tokimatsu 1992, Foti 2). Kurva dispersi kemudian dibentuk dengan membuat sebuah garis sepanjang mode fundamen yang mempunyai nilai amplitudo tertinggi. Kemudian proses selanjutnya adalah proses inversi, dimana dilakukan pencocokan antara kurva dispersi teori dan kurva dispersi hasil pengukuran. Proses pencocokan kurva ini (curve matching) dilakukan melalui proses iterasi (Xia et al, 1999). Proses iterasi akan berhenti setelah diperoleh kurva dispersi dan profil Vs yang mempunyai nilai root mean square error (RMSE) minimum. Setelah profil V S 1-D diperoleh, dilakukan proses tomografi untuk membentuk profil V S 2- D. Proses tomografi dilakukan dengan mengkorelasikan beberapa profil V S 1-D menggunakan teknik grid kontur (contouring grid). HASIL DAN PEMBAHASAN Jika dilihat dari kondisi geologinya, daerah kajian yang berada di dalam kawasan kampus Universiti Kebangsaan Malaysia (UKM) pada umumnya tersusun atas batuan metasedimen dari perselingan batu dengan serpih yang mengalami proses metamorfosa berderajat rendah dan termasuk ke dalam Formasi Bukit Kenny. Proses metamorfosa yang terjadi pada serpih menghasilkan batuan metamorf berjenis filit. Formasi ini berumur Silur Atas Devon (Mohamed, 21a,b). Daerah kajian yang berada di kawasan sungai Temala (Terengganu) tersusun atas batuan sedimen (termasuk metasedimen) dan batuan beku berumur Paleozoik Atas hingga Jura/Kapur

6 19 S.K. Ariestianty, et al. / Semesta Teknika, Vol. 12, No. 2, , November 29 (Mohamed, 21c). Dan jenis batuan beku yang dominan dikawasan ini adalah granit. Secara geografis, kondisi daerah penelitian terletak pada daerah beriklim tropik dimana proses pelapukan merupakan suatu proses yang terjadi dan berlangsung dengan aktif. Oleh karena itu, batuan di daerah ini pada umumnya telah mengalami pelapukan dan berubah menjadi tanah. Dari hasil pemboran dan pengujian penetrasi tanah (SPT), secara umum daerah kajian di lokasi FUU (UKM) dominan disusun oleh lapisan lanau dengan diselingi oleh lapisan lanau an, lanau kerikilan dan lempung an. Berdasarkan hasil pengujian SPT, nilai maksimum N SPT > 5, terdapat pada kedalaman sekitar 12 m pada BH3 dan sekitar 16 m pada BH4. Pada lokasi PPU (UKM), daerah ini dominan tersusun oleh lapisan lanau an dimana juga terdapat lapisan-lapisan tipis lempung an dan lanauan pada lapisan bagian atas (BH2) dengan ketebalan sekitar 1 m. Dan nilai N SPT maksimum dijumpai pada kedalaman sekitar 12 m. Profil stratifkasi dengan nilai konsistensi tanah dari masing-masing lokasi dapat dilihat dalam Gambar 6. Pada lokasi Sungai Temala (Terengganu), pemboran dan pengujian SPT telah dilakukan masing-masing di abutmen A, pilar B, pilar C dan abutmen D. Stratifikasi tanah untuk masing-masing lokasi tersebut ditunjukkan pada Gambar 7. Lapisan lempung lanauan menyusun lapisan atas pada abutmen A dan lapisan serpih dan granit pada bagian bawahnya, sedangkan di bagian tengah terdapat lapisan lanau kerikilan, lempung an dan lanauan. Untuk nilai konsistensi tanah maksimum (N SPT > 5) diperoleh pada kedalaman 7,5 m. Lokasi pilar B, dominan disusun oleh lapisan lanau dan lanau lempungan dengan ketebalan maksimum 1,2 m dan 2 m. Nilai konsistensi tanah maksimum diperoleh pada kedalaman yang bervariasi yaitu dari 1,5 m hingga 24 m. Untuk lokasi pilar C, lapisan bagian atas disusun oleh lempung dengan disisipi oleh lempungan, sedangkan pada bagian tengah terdapat lapisan lanau yang cukup tebal dan kemudian pada bagian bawah dilapisi oleh batuan granit. Nilai konsistensi tanah mencapai nilai maksimum (N SPT > 5) yaitu pada kedalaman 27 m. Lokasi abutmen D dominan tersusun oleh lapisan lanau dengan sisipan lapisan lempung dan pada bagian tengah. Batuan granit ditemukan mendasari perlapisan tanah di lokasi ini. Nilai konsistensi tanah maksimum didapati pada kedalaman 13,5 m dan 21 m. (b) PPU (UKM) (a) FUU (UKM) GAMBAR 6. Profil penampang tanah lokasi ukm dari hasil pemboran dan nilai N SPT

7 S.K. Ariestianty, et al. / Semesta Teknika, Vol. 12, No. 2, , November (a) Abutmen A (c) Pilar C (b) Pilar B (d) Abutmen D GAMBAR 7. Profil penampang tanah lokasi Sungai Temala (Terengganu) dari hasil pemboran dan nilai N SPT

8 192 S.K. Ariestianty, et al. / Semesta Teknika, Vol. 12, No. 2, , November 29 Kemudian dari hasil pengukuran dan analisis dengan menggunakan metode MASW, beberapa profil V S satu dimensi (1-D) dan dua dimensi (2-D) setiap lintasan pada masingmasing lokasi telah diperoleh. Profil-profil Vs 1-D yang terletak berdekatan dengan titik-titik pemboran dapat dilihat pada Gambar 8 dan Gambar 9, sedangkan penampang Vs 2-D dari salah satu lintasan di lokasi UKM dan Sungai Temala (Terengganu) dapat dilihat pada Gambar 1. Nilai V S yang diperoleh secara tidak langsung dari korelasi empiris nilai N SPT juga ditampilkan pada profil-profil tersebut, untuk melihat perbedaan kisaran nilai V S dari kedua metode itu. Beberapa korelasi empiris yang digunakan untuk mendapatkan nilai kecepatan gelombang geser tersebut diuraikan pada Tabel 1. Secara umum, pada profil-profil tersebut terlihat bahwa nilai kecepatangelombang geser tanah yang diperoleh dari metode MASW, mempunyai nilai yang cukup bersesuaian dengan nilai dari korelasi N SPT. Grafik nilai N SPT pada umumnya memperlihatkan kecenderungan arah (trend) yang sesuai dengan profil V S, dimana adanya perubahan jenis lapisan dan nilai konsistensi tanah ditandai pula oleh peningkatan atau penurunan nilai V S. (a) Lokasi FUU (b) Lokasi PPU GAMBAR 8. Profil tanah dan V S pada lokasi pengujian di UKM Abutmen A Pilar B GAMBAR 9. Bersambung...

9 S.K. Ariestianty, et al. / Semesta Teknika, Vol. 12, No. 2, , November Pilar C Abutmen D GAMBAR 9. Profil tanah dan V S pada lokasi kajian di Sungai Temala (Terengganu) BH2 L1_1 Lapisan tanah atas lanau an: m/s Lempung an teguh: m/s Pasir lanauan lepas: m/s Lanau an kenyal - keras: > 272 m/s (a). Lintasan 1 pengujian MASW di lokasi FUU, UKM GAMBAR 1. Bersambung... Kecepatan gelombang geser, Vs (m/s)

10 194 S.K. Ariestianty, et al. / Semesta Teknika, Vol. 12, No. 2, , November 29 BH3 L2_1 Lapisan tanah atas lanau: m/s Lempung an lunak: m/s Lanau teguh: m/s Lanau lunak: m/s Lanau keras: m/s Lanau an keras: Lanau sangat kenyal: m/s Lanau sangat kenyal keras: > 37 m/s (b). Lintasan 2 pengujian MASW di lokasi FUU, UKM Kecepatan gelombang geser, Vs (m/s) BH8/L1_4 Lempung lanauan kenyal: m/s Lanau kerikilan kenyal: m/s Lempung an lunak: m/s Pasir lanauan sangat lepas: Serpih sedang - keras: m/s Serpih & granit sedang - keras: > 361 m/s (c). Lintasan 1 pengujian MASW di lokasi Sungai Temala Kecepatan gelombang geser, Vs (m/s) GAMBAR 1. Profil V S 2-D hasil analisis MASW di lokasi pengujian Parameter dinamis tanah yang lain seperti modulus geser kemudian dapat ditentukan dengan menggunakan persamaan berikut ini: G max =.V s 2 (1) dimana G max adalah modulus geser, adalah kerapatan massa dan V S adalah kecepatan gelombang geser. Berdasarkan persamaan tersebut di atas dan dengan menggunakan nilai V S yang diperoleh dari metode MASW, nilai G untuk masingmasing lokasi dapat ditentukan. Profil G untuk setiap lokasi kajian ini disajikan dalam Gambar 11 Gambar 13. Beberapa peneliti telah mengembangkan suatu korelasi empiris untuk mendapatkan nilai G secara tidak langsung berdasarkan nilai N SPT, diantaranya adalah Ohsaki dan Iwasaki (1973) dan Imai dan Tonouchi (1982) yang telah melakukan penyelidikan untuk tanah lempung dan di Jepang, juga Seed et al. (1983) untuk tanah di Amerika. Nilai G yang diperoleh berdasarkan nilai V S dari metode MASW, jika dibandingkan dengan yang diperoleh dari korelasi empirik beberapa peneliti terdahulu umumnya menunjukkan nilai yang bersesuaian.

11 S.K. Ariestianty, et al. / Semesta Teknika, Vol. 12, No. 2, , November TABEL 1. Korelasi empiris V S dan N SPT dari beberapa peneliti terdahulu Peneliti Jenis Tanah Korelasi Empiris Koefisien Korelasi Lokasi Seed & Idriss (1981) Semua jenis tanah Vs = 61.4N.5 - USA Imai & Tonouchi (1982) Semua jenis tanah Vs = 97N.314 r =,86 Jepang Lee (199) Lanau Vs = 15.64N.32 - Athanasopoulos (1995) Semua jenis tanah Vs = 17.6N.36 r =,73 Yunani Nayan (1995) Tanah residual Granit Vs = 2.89N r =,88 Malaysia Hasancebi & Ulusay Semua jenis (26) tanah Vs = 9N.39 r =,73 Turki Suharsono (26) Tanah & batuan Vs = N r =,55 Malaysia Dikmen (29) Lanau Vs = 6N.36 r =,71 Turki Rosyidi (29) Tanah residual Vs = 188N.18 r =,81 Malaysia & sedimen Indonesia Tanah an Vs= 8.65N.3 r =, Lokasi FUU (L1) 8 Lokasi FUU (L2) 8 Lokasi FUU (L3) Kedalaman, m GAMBAR 11. Profil modulus geser (G) di Lokasi FUU (UKM) Lokasi PPU: L1 Lokasi PPU: L2 Lokasi PPU: L3 Lokasi PPU: L4 Lokasi PPU: L Kedalaman, m GAMBAR 12. Profil modulus geser (G) di lokasi PPU (UKM)

12 196 S.K. Ariestianty, et al. / Semesta Teknika, Vol. 12, No. 2, , November 29 Kedalaman, m Modulus Geser (G), Mpa Ohsaki & Iwasaki (1973): lempung & Imai &Tonouchi (1982): lempung & Seed et al (1983): Nayan (1995): tanah residual granit Modulus Geser (G), Mpa Ohsaki & Iwasaki (1973): lempung & Imai &Tonouchi (1982): lempung & Seed et al (1983): Nayan (1995): tanah residual granit Modulus Geser (G), Mpa Ohsaki & Iwasaki (1973): lempung & Imai &Tonouchi (1982): lempung & Seed et al (1983): Nayan (1995): tanah residual granit Modulus Geser (G), Mpa Sgi Temala: abutmen A Sgi Temala: pilar B Sgi Temala: pilar C Sgi Temala: abutmen D Ohsaki & Iwasaki 5 (1973) Imai &Tonouchi (1982) Seed et al (1983) Nayan (1995): tanah residual granit GAMBAR 13. Profil modulus geser (G) di lokasi Sungai Temala (Terengganu) Beberapa peneliti telah mengembangkan suatu korelasi empiris untuk mendapatkan nilai G secara tidak langsung berdasarkan nilai N SPT, diantaranya adalah Ohsaki dan Iwasaki (1973) dan Imai dan Tonouchi (1982) yang telah melakukan penyelidikan untuk tanah lempung dan di Jepang, juga Seed et al. (1983) untuk tanah di Amerika. Nilai G yang diperoleh berdasarkan nilai V S dari metode MASW, jika dibandingkan dengan yang diperoleh dari korelasi empirik beberapa peneliti terdahulu umumnya menunjukkan nilai yang bersesuaian. Pada umumnya nilai G dari ketiga korelasi empiris yang telah diajukan oleh penelitipeneliti terdahulu menghasilkan kisaran nilai G yang hampir sama hingga kedalaman +1 m. Meskipun demikian, untuk kedalaman lebih dari 1 m, kisaran nilai G yang dihasilkan mulai menunjukkan nilai yang cukup berbeda. Untuk lebih jelasnya hubungan antara nilai G dan nilai N SPT dalam kajian ini, untuk masingmasing lokasi disajikan dalam Gambar 14. Secara keseluruhan nilai G yang diperoleh dari metode MASW dalam kajian ini, berada dalam kisaran nilai dari ketiga korelasi empiris peneliti terdahulu. Nilai korelasi empiris yang dihasilkan dari metode MASW dalam kajian ini untuk nilai N SPT < 1 mempunyai nilai yang paling dekat dengan nilai korelasi dari Seed et al. (1983), sedangkan untuk nilai N SPT >1 cenderung mempunyai nilai yang lebih dekat dengan nilai korelasi dari Ohsaki dan Iwasaki (1973) dan Imai dan Tonouchi (1982), seperti terlihat dalam Gambar Tapak FUU 12 Lokasi PPU 9 Lokasi Sgi Temala lempung Imai & Tonouchi (1982): 1 & Imai & Tonouchi (1982): lempung G = 19.34N.869 & 8 R² =.727 Vs = 66.36N.393 R² = Imai & Tonouchi (1982): Nayan (1995): tanah baki granit Vs = 37.6N.473 R² = NSPT NSPT NSPT GAMBAR 14. Hubungan nilai G dan N SPT untuk setiap Lokasi

13 S.K. Ariestianty, et al. / Semesta Teknika, Vol. 12, No. 2, , November Imai & Tonouchi (1982): Daerah Kajian G = 56.29N.457 R² = N SPT GAMBAR 15. Hubungan nilai G dan N SPT dari seluruh lokasi kajian KESIMPULAN DAN SARAN Berdasarkan hasil yang telah diperoleh dari kajian ini, metode seismik MASW (multichannel analysis of surface wave) dapat menghasilkan profil V S 1-D dan 2-D yang dapat memberikan gambaran mengenai kondisi perlapisan tanah bawah permukaan secara vertikal dan lateral. Teknik pemprosesan dan analisis data untuk memperoleh profil-profil ini tidak memerlukan waktu yang lama dan sederhana. Hasil pengukuran nilai V S menunjukkan nilai yang bersesuaian dengan nilai V S dari hasil korelasi empiris N SPT. Sifat dinamis tanah yaitu modulus geser (G), juga dapat ditentukan berdasarkan nilai V S yang diperoleh dengan metode MASW ini. Hasil pengukuran menunjukkan bahwa nilai yang bersesuaian dengan nilai G yang dihasilkan dari korelasi empiris N SPT. Pengukuran langsung nilai V S dan G dengan metode ini masih perlu dilakukan pada daerahdaerah kajian yang lebih luas lagi untuk memvalidasi hasil korelasi empiris yang lebih umum. Metode MASW diharapkan dapat menjadi salah satu metode seismik nondestruktif alternatif yang efektif, efisien dan ramah lingkungan untuk mengukur secara langsung nilai V S di lapangan dan nilai G. DAFTAR PUSTAKA Athanasopoulos, G.A. (1995). Empirical correlations V S -N SPT for soils of Greece: A comparative study of reliability. Proceeding of 7th International Conference on Soil Dynamics and Earthquake Engineering, Computational Mechanics, Southampton, Dikmen, U. (28). Statistical correlations of shear wave velocity and penetration resistance soils. J. Geophys. Eng., 6, Hasancebi, N. & Ulusay, R. (26). Empirical correlations between shear wave velocity and penetration resistance for ground shaking assessments. Bulletin of Engineering Geology and the Environment, 66, Imai, T., Tonouchi, K. (1982). Correlation of N-value with S-wavevelocity and shear modulus. Proceeding of the 2 nd European Symposium of Penetration Testing, Amsterdam, Lee, SH. (199). Regression models of shear wave velocities. J. Chin. Inst. Eng., 13, Mohamed, K.R. (21a). Stratigrafi Semenanjung Malaysia: Pengenalan. Diakses 5 Juni 21 dari ogi-malaysia/ kuliah 1 - pengenalan. pdf. Mohamed, K.R. (21b). Stratigrafi Semenanjung Malaysia: Geologi Kuala Lumpur. Diakses 5 Juni 21 dari

14 198 S.K. Ariestianty, et al. / Semesta Teknika, Vol. 12, No. 2, , November 29 geologi-malaysia/ kuliah 6 - kuala lumpur - selangor.pdf. Mohamed, K.R. (21c). Stratigrafi Semenanjung Malaysia: Geologi Terengganu. Diakses 5 Juni 21 dari ogi-malaysia/kuliah 12 - terengganu.pdf Nayan, K.A.M. (1995). Pencirian tanah baki granit menggunakan kaedah pengukuran halaju P dan S. Tesis Master, Universiti Kebangsaan Malaysia. Nazarian, S. (1984). In-situ determination of elastic moduli of soil deposits and pavement systems by Spectral Analysis of Surface Waves Method. Ph.D. Dissertation, The University of Texas at Austin. Ohsaki Y & Iwasaki R. (1973). Dynamic shear moduli and Poisson s ratio of soil deposits. Soils and Foundation, 13, Park, C.B. Miller, R.D. & Xia, J. (1998). Imaging dispersion curves of surface waves on multi-channel record. Soc. Explor. Geophys., Park, C.B., Miller, R.D. & Xia, J. (1999). Multi-channel Analysis of Surface Waves (MASW). Geophysics, 64(3), Park, C.B., Miller, R.D. & Xia, J. (21). Offset and resolution of dispersion curve in Multichannel Analysis of Surface Waves (MSW). Proceedings of the SAGEEP 21, Denver, Colorado, SSM-4. Park, C.B., Miller, R.D. & Miura, H. (22). Optimum field parameters of an MASW survey. Soc. Explor. Geophys Japan, Tokyo. Penumadu, D. & C.B. Park. (25). Multichannel Analysis of Surface Wave (MASW) method for geotechnical site characterization. Proceedings of the Geo-Frontiers Conference, Austin, Texas. Rosyidi, S.A. (29). Analisis anak gelombang bagi gelombang permukaan bagi penilaian sifat dinamik tanah. Disertasi Doktor, Universiti Kebangsaan Malaysia. Seed, H.B. & Idriss, I.M. (1981). Evaluation of liquefaction potential sand deposits based on observation of performance in previous earthquakes. ASCE National Convention, Missouri, Seed H B, Idriss, I.M. & Arango, I. (1983). Evaluation of liquefaction potential using field performance data. J. Geotech. Engg., 19, Suharsono. (26). Penggunaan kaedah analisis spektral gelombang permukaan sebagai teknik baru untuk pengelasan jasad batuan dalam geologi kejuruteraan. Disertasi Doktor, Universiti Kebangsaan Malaysia. Xia, J., Miller, R.D., Park, C.B. & Ivanov, J. (2). Construction of 2-D vertical shear-wave velocity field by the multichannel analysis of surface wave technique. Proceedings of the Symposium on the Application of Geophysics to Engineering and Environmental Problems (SAGEEP 2), Arlington, VA, Xia, J., Miller, R.D., dan Park, C.B. (1999). Estimation of near-surface shear-wave velocity by inversion of Rayleigh waves. Geophysics, v. 64, no. 3, p PENULIS: Susy K. Ariestianty Pusat Penelitian dan Pengembangan Jalan dan Jembatan, Bintek, Kementerian Pekerjaan Umum, Bandung. Mohd. Raihan Taha, Zamri Chik, Khairul Anuar Mohd.Nayan Department of Civil & Structural Engineering, Faculty of Engineering & Built Environment, Universiti Kebangsaan Malaysia, 436 Bangi, Selangor Malaysia ariesusy@gmail.com Diskusi untuk makalah ini dibuka hingga tanggal 1 Oktober 21 dan akan diterbitkan dalam jurnal edisi November 21