PENGARUH KADAR AIR TERHADAP KESTABILAN LERENG (KAMPUS POLITEKNIK NEGERI PADANG)

Transkripsi

1 PENGARUH KADAR AIR TERHADAP KESTABILAN LERENG (KAMPUS POLITEKNIK NEGERI PADANG) Silvianengsih Teknik Sipil Politeknik Negeri Paang Liliwarti Teknik Sipil Politeknik Negeri Paang Satwarnirat Teknik Sipil Politeknik Negeri Paang Abstrak Pengaruh aliran air atau rembesan menjai faktor yang sangat penting alam menentukan stabilitas lereng khususnya paa tanah lempung. Paa makalah ini tanah yang ianalisa engan lokasi kampus Politeknik Negeri Paang, an sampel tanah iambil i tepi lereng. Sampel tanah yang iambil aalah sampel terganggu (unisturb sample).pengujian laboratorium ilakukan engan cara penambahan air secara bervariasi kealam sampel tanah, penambahan air mulai ari kaar air ibawah Liqui limit an iatas Liqui Limit. Penambahan air paa sampel tanah imulai ari 40%, 45%, 50 %, 55%, an 60%, paa masing masing variasi ilakukan uji kuat geser an analisa kestabilan lereng. Hasil analisa menunjukkan nilai Liqui limit iapat 66% engan jenis tanah lempung-lanau (MH-OH). Jika kaar air tanah iatas 40%, nilai kuat geser tanah turun rastis yang iikuti engan menurunnya nilai faktor keamanan lereng. Penurunan nilai faktor keamanan lereng sampai mencapai 77 %. Kata kunci : Tanah lempung, Stabilitas lereng 1. Penahuluan Permasalahan tanah longsor akhir akhir ini menjai hangat ibicarakan, salah satu faktor pemicu utama gerakan tanah aalah air. Paa prinsipnya tanah longsor terjai bila gaya penorong paa lereng lebih besar ari gaya penahan. Gaya penahan umumnya ipengaruhi oleh kekuatan batuan an kepaatan tanah. Seangkan gaya penorong ipengaruhi oleh besarnya suut kemiringan lereng, air, beban serta berat jenis tanah batuan. Ancaman tanah longsor biasanya terjai paa musim hujan. Hujan engan intensitas yang tinggi an waktu yang lama merupakan salah satu faktor penyebab terjainya longsor. Kampus Politeknik Negeri Paang terletak paa lereng bukit, engan banyaknya pertumbuhan pembangunan geung geung sarana an prasana menyebabkan meningkatnya beban yang bekerja paa lereng, an intensitas curah hujan yang tinggi, maka untuk pertimbangan keepannya perlu antisipasi terhaap bencana tanah longsor. Untuk itu perlu aanya kajian yang menasar mengenai perobahan karakteristik tanah paa lokasi tersebut terhaap kestabilan lereng. Maka perlu aanya tinjauan pengaruh kaar air yang ikanung tanah terhaap kestabilan suatu lereng 2. Tinjauan Pustaka Kestabilan suatu lereng ipengaruhi oleh banyak faktor, Terzaghi (1950) membagi penyebab longsor teriri ari, akibat pengaruh alam (internal effect) an pengaruh luar (external effect). Pengaruh luar yaitu pengaruh yang menyebabkan bertambahnya gaya geser engan tanpa aanya perobahan kuat geser tanah (Hariyatmo,2002). Pengaruh alam yaitu longsoran yang terjai engan tanpa aanya perobahan konisi 369

2 ari luar atau gempa bumi, contohnya bertambahnya tekanan air pori i alam lereng. Pengaruh yang atang ari alam iantaranya, 1. Pengaruh Iklim Di ekat permukaan tanah, kuat geser tanah berobah ari waktu ke waktu bergantung paa iklim. Beberapa jenis tanah mengembang saat musim hujan an menyusut saat musim kemarau, sehingga kekuatan geser tanah mengalami perobahan. 2. Pengaruh Air Pengaruh aliran air atau rembesan menjai faktor yang sangat penting alam menentukan stabilitas lereng. Erosi permukaan lereng apat menyebabkan terkikisnya tanah permukaan yang mengurangi tinggi lereng, sehingga menambah stabilitas lereng. Sebaliknya erosi yang memotong kaki lereng apat menambah tinggi lereng, sehingga mengurangi stabilitas lereng. Pengaruh air yang meresap kealam tanah juga sangat mempengaruhi kestabilan suatu lereng. Besarnya air yang meresap kealam tanah sangat ipengaruhi oleh nilai koefisien permeabilitas tanah tersebut. Perobahan kekuatan geser tanah akibat perobahan /pengaruh air telah ilakukan oleh beberapa peneliti iantaranya, Noormalasari an Susanto 2000, meneliti tentang Perilaku Tanah Ekspansif an metoe perbaikan i Lipo Cikarang menyatakan peningkatan kaar air paa tanah ekpansif tiak saja menyebabkan penurunan kuat geser, tetapi juga pengembangan volume yang menyebabkan retakan paa bangunan an bergelombangnya perkerasan jalan secara tiak merata. Tjokora Ge Suwarsa Putra kk 2010, meneliti tentang analisa stabilitas lereng paa baan jalan engan perkuatan ining penahan tanah. Berasarkan hasil analisa kemantapan lereng engan menggunakan cara analitis, yaitu engan Metoe Irisan Bishop yang iseerhanakan iketahui bahwa nilai rata-rata keamanan lereng paa kontur alami < 1 sehingga memerlukan ining penahan tanah. setinggi lereng tersebut yaitu 8 meter. Paa lereng bagian atas baan jalan untuk mencapai keamanan sebesar 2,056 memerlukan ining 1,5 meter. Iqbal sy kk 2013, meneliti biang gelincir lereng i Lumbung Bukit engan menggunakan geolistrik, hasil memperlihatkan bahwa paa Biang gelincir paa keua lintasan pengukuran iuga lapisan batugamping (limestone) an beraa paa kealaman sekitar 6,72 m 10,0 m ari permukaan tanah untuk lintasan I an paa kealaman 6,72 m 10,8 m untuk lintasan II engan kemiringan lereng paa keua lintasan ± 35º. Tipe gerakan tanah yang terjai paa keua lintasan berasarkan pola biang gelincir yang berbentuk rata ari permukaan tanah aalah gelinciran jenis translasi. Sri Haryantisri kk 2010, meneliti analisis pengaruh karakteristik hujan terhaap gerakan lereng, hasil penelitian menunjukkan gerakan atau eformasi lereng oleh hujan eras urasi penek (Moel Hujan II) sangat kecil, sehingga bisa ikatakan hujan eras urasi penek tiak berpengaruh paa gerakan atau eformasi lereng. Karakteristik hujan yang paling berpengaruh paa lereng aalah hujan normal 20 mm yang terjai selama 61 hari (moel hujan IV), yang menyebabkan gerakan atau eformasi lereng terbesar, yaitu sebesar 1,01 m paa hari ke Jenis jenis Keruntuhan Lereng Longsoran merupakan salah satu jenis gerakan massa tanah atau batuan, ataupun percampuran keuanya, tejainya longsor paa lereng akibat ari terganggunya kestabilan tanah atau batuan penyusun lereng tersebut. Aa 6 jenis tanah longsor, (Bakornas, 2007). 1. Longsoran Translasi, Longsoran translasi aalah ber geraknya massa tanah an batuan paa biang gelincir berbentuk rata atau menggelombang lanai. Gambar 2.1. Gambar longsor Translasi 2. Longsoran Rotasi, Longsoran rotasi aalah bergerak nya massa tanah an batuan paa biang gelincir berbentuk cekung. 370

3 Gambar 2.2. Gambar longsor Rotasi 3. Pergerakan Blok, Pergerakan blok aalah perpinahan batuan yang bergerak paa biang gelincir berbentuk rata. Longsoran ini isebut juga longsoran translasi blok batu. Gambar 2.3. Gambar Pergerakan Blok 4. Runtuhan Batu, Runtuhan batu terjai ketika sejum lah besar batuan atau material lain bergerak ke bawah engan cara jatuh bebas. Gambar 2.4. Gambar Runtuhan Batu 5. Rayapan Tanah, Rayapan Tanah aalah jenis tanah longsor yang bergerak lambat. Jenis tanahnya berupa butiran kasar an halus. Jenis tanah longsor ini hampir tiak apat ikenali. Gambar 2.5. Gambar rayapan tanah 6. Aliran Bahan Rombakan, Jenis tanah longsor ini terjai ketika massa tanah bergerak iorong oleh air. Kecepatan aliran tergantung paa kemiringan lereng, volume an tekanan air, an jenis materialnya. Gambar 2.6. Gambar Aliran Bahan Rombakan 371

4 2.2. Stabilitas Lereng Permukaan tanah yang miring isebut lereng, apabila perlawanan terhaap geser ari tanah paa biang longsornya terlampaui, maka akan terjai kelongsoran lereng. Faktor aman iefinisikan sebagai nilai baning antara gaya yang menahan an gaya yang menggerakkan F.(1) τ : tegangan geser maksimum yang apat ikerahkan oleh tanah τ : tegangan geser yang terjai akibat gaya berat tanah yang akan longsor F : faktor keamanan Menurut teori Mohr-Coulomb, tahanan geser (τ) yang apat ikerahkan oleh tanah isepanjang biang longsornya, inyatakan oleh: c..(2) engan : c : kohesi tanah, σ : tegangan normal, υ : suut geser alam Tegangan geser yang te rjai (τ ) akibat beban tanah an beban lain paa biang longsornya. c..(3) c an υ aalah kohesi an suut gesek alam yang terjai jai: F c. c..(4) Untuk memberikan faktor aman terhaap masing masing komponen: c Fc... F c.(5) F c : faktor aman paa komponen kohesi, F υ : faktor aman paa komponen gesekan. Peningkatan tekanan air pori positif selama curah hujan tinggi menyebabkan stabilitas lereng turun, karena tegangan efektif tanah (σ = σ n u w ) an kuat geser tanah turun akibat tekanan air pori yang semakin positif. Hal tersebut terjai sebaliknya ketika tekanan air pori positif turun atau tekanan air pori turun yang terjai paa musim panas, sehingga tegangan efektif tanah an stabilitas lereng meningkat. Ho an Frelun (1982) alam Abramson et al. (1996) mengemukakan bahwa peningkatan kuat geser tanah akibat tekanan air pori negatif apat ilihat alam Persamaan 1. c ' ' ( u a u ) tan w...(6) engan c : kohesi total tanah (kn/m2), c : kohesi efektif (kn/m2), (u a - u w ) : matric suction (kn/m2), Untuk menghitung kestabilan suatu lereng apat ilakukan secara analitis atau engan bantuan sofware geoslope. 2.3 Kuat Geser Tanah Kekuatan geser tanah itentukan untuk mengukur kemampuan tanah menahan tekanan tanpa terjai keruntuhan. Noormalasari an Susanto 2000, meneliti tentang Perilaku Tanah Ekspansif an metoe perbaikan i Lipo Cikarang menyatakan peningkatan kaar air paa tanah ekpansif tiak saja menyebabkan penurunan kuat geser, tetapi juga pengembangan volume yang menyebabkan retakan paa bangunan an bergelombangnya perkerasan jalan secara tiak merata. Yuayana 2001, Pengaruh variasi tegangan air pori negatif terhaap perubahan tegangan geser paa lempung kaolinit. Secara umurn hasilnya menunjukkan bahwa saat rying tegangan geser tanah naik, seang saat wetting tegangan geser tanah mengalami penurunan Sholihin 2005, meneliti tentang Perilaku potensi mengembang an kuat geser tanah lempung ekspansif akibat siklus basah an kering. Hasil stui menunjukkan bahwa terjai penurunan persentase mengembang an tekanan mengembang tanah lempung ekspansif apabila jumlah siklus berulang basah kering meningkat. Sebaliknya, kuat geser tanah lempung ekspansif akan meningkat setelah melewati siklus berulang basah- 372

5 kering yang cukup tinggi. Harga parameter kekuatan geser tanah apat itentukan engan pengujian i laboratorium engan melakukan uji : Triaxial, Direct Shear, Kuat Tekan Bebas, Uji Vane Shear Test Uji Triaxial Uji triaksial merupakan bentuk pengujian yang apat ianalkan alam menentukan parameter tegangan geser. Parameter parameter geser / suut geser () an kohesi (c) iapatkan ari penggambaran iagram mohr. Gambar 2.7. Hubungan Antara Tegangan Normal an Tegangan Geser Direct Shear test (Uji Geser Langsung) Kekuatan geser suatu massa tanah merupakan perlawanan internal tanah tersebut per satuan luas terhaap keruntuhan atau pergeseran sepanjang biang geser alam tanah. Kekuatan geser tanah itentukan untuk mengukur kemampuan tanah menahan tekanan tanpa terjai keruntuhan. Menurut Mohr Coulomb, Tegangan geser tanah aalah kombinasi antara Tegangan normal an tegangan geser Coulomb (1976) menefinisikan : c. Gambar 2.8. Hubungan antara Tegangan Normal an Tegangan Geser Uji Tekan Bebas (Unconfine Compression Test) Uji tekan bebas termasuk hal yang khusus ari uji triaksial unconsoliate-unraine (tak terkonsoliasitak terrainase). Konisi pembebanan sama engan yang terjai paa uji triaksial, hanya tegangan selnya nol ( 3 =0). Gambar 2.9. Lingkaran Mohr paa uji Kuat Tekan Bebas 373

6 Gambar 2.9. menjelaskan uji kuat tekan bebas, tegangan sel (tegangan keliling) 3 = 0 an tegangan utama mayor ( 1 ) =.=q u Gambar 2.10 Hubungan antar Regangan an Tegangan Gambar 2.10 menjelaskan hubungan antara regangan an tegangan (tegangan eviator), puncak ari kurva aalah nilai ari kuat tekan bebas (q u ) Vane Shear Test Vane test aalah suatu cara untuk mengukur kekuatan geser setempat paa tanah. Mengukur kekuatan geser tanah engan vane shear test akan menghasilkan momen torsi yang bekerja paa saat terjainya keruntuhan (failure). Alat pengukur ini kita apat menentukan momen torsi yang bekerja paa saat terjai keruntuhan (failure). Dari momen torsi ini kita apat menentukan kekuatan geser ari tanah yang iperiksa, yaitu kekuatan geser Unraine, yaitu : T CU 2 3 h 3, imana : CU = Kuat geser Unraine, T = momen torsi, = iameter baling-baling h = tinggi baling-baling 2.4. Geoslope SLOPE/W aalah salah satu komponen alam paket lengkap prouk geoteknik yang isebut GeoStuio. Slope/W iesain an ibuat untuk menganalisis stabilitas struktur tanah paa suatu lereng engan menggunakan berbagai metoe berasarkan paa konsep kesetimbangan batas (limit equilibrium). Langkah-langkah perhitungan stabilitas tebing engan menggunakan program GeoStuio Slope/W Analysis aalah sebagai berikut: a. Menefinisikan Permasalahan b. Penentuan Metoe Analisis c. Penyelesaian Masalah. Melihat Hasil Perhitungan Dari Hasil perhitungan iapat informasi sebagai berikut: Menampilkan biang gelincir permukaan, engan juga memperlihatkan angka keamanannya. a. Memperlihatkan kontur engan angka keamanan tertentu. b. Menampilkan free boy iagram an poligon kekuatan ari sebuah irisan paa biang gelincir minimum. c. Grafik hasil perhitungan. 3. Metoe Penelitian 3.1. Pengambilan sampel tanah terganggu (isturb sample ) engan lokasi kampus Politeknik Negeri Paang. 3.2 Proses Penambahan air a. Sampel tanah yang suah ikeringkan ilakukan penambahan kaar air secara bertahap yaitu mulai ibawah kaar air Liqui Limit an iatas kaar air Liqui Limit). Penambahan air mulai ari 40%, 45 %, 50%, 55%, an 60%. 374

7 Kohesi (kg/cm2) National Conference of Applie Sciences, Engineering, Business an Gambar 3.1. Sampel tanah alam kotak uji. b. Bena uji iiamkan selama 3 hari,an selanjutnya ilakukan pengujian sifat mekanis tanah (untuk setiap variasi kaar air) iantaranya, Kaar air Kuat Tekan bebas (unconfine compressive streght) Triaxial Vane shear test 1.1 Pengukuran Kemiringan lereng Pengukuran kemiringan lereng ilakukan engan menggunakan GPS an inklinometer 1.2 Analisa Kestabilan lereng engan menggunakan software geoslope 4. Hasil an Pembahasan Berasarkan nilai sifat fisis tanah kampus Politeknik Negeri Paang, maka tanah apat i klasifikasikan menurut USCS (Unifie Soil Classification Systim).Maka tanah termasuk jenis MH-OH yaitu tanah lempung organik engan plastisitas seang sampai tinggi 1.3 Hasil uji kuat geser tanah setelah penambahan air. Tabel 4.1. Kaar air an kohesi tanah Kuat geser KA Kohesi (%) (kg/cm 2 tanah ) (kg/cm 2 ) Kaar Air ( % ) Gambar 4.1. Hubungan antara kaar air an kohesi 375

8 Kuat Geser (kg/cm2) National Conference of Applie Sciences, Engineering, Business an Kaar Air ( % ) Gambar 4.2. Hubungan antara kaar air an kuat geser tanah. Gambar 4.2, menunjukkan bahwa kaar air iatas 40% kuat geser tanah menurun Analisa kestabilan lereng Pengukuran kemiringan an tinggi lereng engan menggunakan Global Positioning System (GPS), an susut kemiringan lereng menggunakan clinometers. Gambar 4.3. Konisi lereng Kemiringan lereng yaitu 30 0, an tinggi lereng 660 m Analisa kestabilan lereng engan Geoslope, a. Variasi 1 engan kaar air % Faktor keamanan = Gambar 4.4. Biang longsor engan kaar air % (variasi 1) b. Variasi 2 engan kaar air 52 % Faktor keamanan =

9 Gambar 4.5. Biang longsor engan kaar air 52 % (variasi 2) c. Variasi 3 engan kaar air 55.4 % Faktor keamanan = Gambar 4.6. Biang longsor engan kaar air 55.4 % (variasi 3). Variasi 4 engan kaar air % Faktor keamanan = Gambar 4.7. Biang longsor engan kaar air % (variasi 4) 377

10 e. Variasi 5 engan kaar air % Faktor keamanan = Gambar 4.8. Biang longsor engan kaar air % (variasi 5) Hasil analisa ketstabilan lereng memperlihatkan bahwa engan bertambahnya air, faktor keamanan turun secara rastis Gambar 4.9 memperlihatkan bahwa penembahan air iatas 40 %, faktor keamanan lereng secara signifikan menurun. Hal ini sejalan engan penurunan nilai kohesi tanah. 5. Kesimpulan an Saran 5.1 Kesimpulan 1. Menurut klasifikasi tanah klasifikasi tanah USCS, tanah i kampus Politeknik Negeri Paang termasuk jenis MH-OH yaitu tanah lempung-lanau engan plastisitas tinggi. 2. Nilai kuat geser tanah lempung-berlanau (MH-OH), turunjika kaar air tanah > 40%. 3. Faktor keamanan lereng juga mengalami penurunan apa bila kaar air suah mencapai 40 %. 5.2 Saran a. Penurunan nilai kohesi an kuat geser sebaiknya ibaningkan engan tanah asli. b. Perlu aanya pengujian sampel tanah asli Daftar Pustaka ASTM, 2003, Annual Book of ASTM Stanars, section 4, volume Soil an Rock. Fernanez, 2007 Kajian Karakteristik Lempung Bobonaro Di Propinsi Nusa Tenggara Timur. Hariyatmo, H.C., 2002, Mekanika Ta nah I, Gajah Maa University Press, Yogyakarta. Hariyatmo, H.C., 2002, Mekanika Tanah II, Gajah Maa University Press, Yogyakarta. Liu, C an Jac B 2003, Soil Propertis, Testing Measurement an evaluation, Prentice Hall International, Inc, New Jersey. 378

11 Inarto kk, 2000 Pengaruh siklus Pengeringan an Pembasahan terhaap kelakuan tegangan Geser tanah Kelempungan, Prosiing Pertemuan ilmiah tahunan geoteknik IV INDO-GEO 2000 Sholihin 2005, Perilaku potensi mengembang an kuat geser tanah lempung ekspansif akibat siklus basah an kering. Yuayana 2001, Pengaruh variasi tegangan air pori negatif terhaap perubahan tegangan geser paa lempung kaolinite