PENDAHULUAN I.1 Latar Belakang

Transkripsi

1 PENDAHULUAN I.1 Latar Belakang Banyak studi menunjukkan bahwa kerusakan infrastruktur akibat gempa bumi akan lebih besar terjadi pada wilayah yang tanahnya tidak terkonsolidasi dengan baik. Tanah yang tidak terkonsolidasi dengan baik, biasanya memiliki kontras densitas dan kecepatan gelombang geser (Vs) yang besar dengan bagian bedrock, yaitu bagian atas perlapisan yang tidak terkonsolidasi memiliki nilai densitas dan Vs yang rendah, dan bedrock yang keras memiliki nilai densitas dan Vs yang tinggi. Secara seismik, hal seperti ini biasanya akan menyebabkan tanah tersebut memiliki sifat amplifikasi yang besar terhadap getaran yang datang, seperti getaran gempabumi. Apabila terjadi gempa bumi, maka daerah dengan nilai amplifikasi yang besar akan mengalami getaran yang lebih kuat sehingga daerah tersebut dapat terkena dampak yang lebih parah. Gambar I.1 memperlihatkan adanya korelasi antara amplifikasi dan kerusakan daerah akibat gempa bumi. Peta tersebut merupakan peta Peak Ground Accelaration yang dirilis oleh USGS dengan titik-titik hijau adalah kota-kota yang terdampak gempa Kobe tahun 1995 (atas) dan peta amplifikasi negara Jepang (bawah). Dari peta tersebut dapat dilihat, bahwa titik-titik yang dilingkari adalah kota yang terdampak gempa meskipun jaraknya jauh dari pusat gempa Kobe yaitu berjarak kurang lebih km dari pusat gempa. Setelah ditinjau dari peta amplifikasi, ternyata pada daerah-daerah tersebut memiliki nilai amplifikasi yang besar ditunjukan dengan warna merah. Skala warna pada peta amplifikasi dari tinggi ke rendah berturut turut dari merah hingga biru tua. Dari contoh korelasi ini, sangat penting mengetahui besarnya amplifikasi suatu daerah sebagai upaya untuk mitigasi bencanai apabila terjadi gempa bumi. Untuk mengetahui nilai amplifikasi suatu daerah diperlukan informasi yang penting diantaranya yaitu nilai kecepatan gelombang geser di daerah tersebut. Oleh karena itu perlu diadakannya penelitian untuk mendapatkan nilai kecepatan 1

2 2 gelombang geser bawah permukaan bumi dangkal terutama untuk memetakan nilai amplifikasi untuk memprediksi gerakan tanah apabila terjadi gempa bumi di suatu daerah. Gambar I.1 Peta PGA dan plot kota terdampak gempa Kobe, Jepang 1995 (atas) yang berkorelasi dengan peta amplifikasi negara Jepang (bawah). Skala warna pada peta amplifikasi dari tinggi ke rendah berturut turut merah ke biru tua. Peta PGA dari tinggi ke rendah berturut turut dari hijau ke coklat tua. Sumber web: / &

3 3 Geofisika menyediakan berbagai metode untuk mengetahui kecepatan gelombang geser bawah permukaan bumi seperti metode Multichannel Analysis of Surface Wave (MASW) pasif, MASW aktif, Spatial Autocorrelation (SPAC) dan lain sebagainya. Setiap metode memiliki kelemahan dan kelebihan masing masing. Metode yang paling mudah diaplikasikan di lapangan dan dapat memberikan hasil identifikasi Vs lebih dalam adalah dengan menggunakan seismik pasif dengan memanfaatkan gelombang dengan frekuensi rendah. Semakin rendah frekuensi suatu gelombang, maka gelombang tersebut dapat merambat lebih dalam ke bawah permukaan bumi, sehingga dapat digunakan untuk mengidentifikasi struktur kecepatan gelombang geser yang lebih dalam di bawah permukaan bumi. Berbeda dengan metode seismik aktif yang menggunakan gelombang frekuensi yang lebih tinggi sehingga kedalaman perambatan gelombang lebih dangkal (Foti, et al., 2015). Pengembangan teknik seismik pasif yang telah ada beberapa diantaranya dengan metode MASW pasif, analisis kurva dispersi dari transformasi Fourier kawasan frekuensi-angka gelombang, serta SPAC ( Spatial Autocorrelation). Dalam penelitian ini peneliti memilih metode seismik pasif karena metode ini memanfaatkan gelombang seismik alam yang dapat terjadi dimana saja dan kapan saja tanpa perlu sumber buatan seperti dinamit, pukulan palu atau alat penggetar lainnya, sehingga mudah dilaksanakan. Akuisisi data yang dilakukan menggunakan prosedur MASW pasif. Akan tetapi, pada penelitian kali ini terdapat kekurangan sehingga data tidak dapat diolah dengan metode tersebut. Maka dari itu peneliti ingin mengembangkan teknik yang dapat digunakan untuk memproses data tersebut selain menggunakan metode-metode di atas dengan cara akuisisi data menggunakan susunan geophone dua dimensi yang tidak harus melingkar simetris. Pada penelitian kali ini peneliti ingin mengembangan metode seismik pasif yang lebih mudah diaplikasikan dan dengan pengolahan yang sederhana serta menemukan cara pengolahan selain dengan metode MASW pasif untuk mengetahui struktur kecepatan gelombang geser bawah permukaan. Seismik pasif yang digunakan lebih ditekankan pada pemanfaatan gelombang permukaan (surface wave) yang bersumber dari kendaraan bermotor, gangguan gangguan sekitar maupun dari gempa bumi. Penggunaan gelombang permukaan untuk analisis

4 4 struktur dangkal permukaan bumi ini adalah dengan menganalisis kurva dispersinya. Kurva dispersi adalah kurva yang memperlihatkan sifat fisis gelombang permukaan yaitu kecepatan gelombang permukaan yang bervariasi terhadap frekuensi yang dikandungnya, kecepatan ini disebut dengan kecepatan fase. Kecepatan fase gelombang juga dipengaruhi oleh sifat batuan seperti densitas, ketebalan lapisan batuan, dan kecepatan gelombang P. Informasi sifat fisis batuan yang didapat dari analisis kurva dispersi ini akan sangat bermanfaat untuk keperluan geoteknik dan geofisika (Leo, et al., 2000). I.2 Rumusan Masalah Berdasarkan pada latar belakang di atas, peneliti ingin mencari tahu metode apa yang dapat digunakan untuk menganalisis data seismik pasif selain menggunakan teknik MASW pasif, tansformasi Fourier frekuensi-angka gelombang dan SPAC dengan susunan geophone yang tidak harus melingkar simetris. Akan tetapi karena sifat penelitian sendiri yang masih pemula, maka digunakan susunan geophone melingkar yang simetris untuk mengantisipasi apabila terjadi kesalahan pada saat pengambilan data, karena dari susunan melingkar simetris dapat dibentuk menjadi berbagai macam bentuk 2 dimensi seperti segitiga, persegi, maupun persegi panjang dan lainnya sesuai dengan kebutuhan. Susunan geophone yang melingkar juga akan dapat menangkap gelombang seismik dari arah mana saja sumber berasal. I.3 Batasan Masalah Pada pembahasan kali ini, peneliti mencoba menentukan kecepatan fase gelombang permukaan dengan menggunakan rumus sederhana yaitu v(ω) = dr dt(ω), dengan dr jarak antar 2 penerima dan dt selisih waktu tiba gelombang permukaan antar 2 penerima pada frekuensi tertentu, yang dicari dengan teknik korelasi silang. Penelitian kali ini hanya berupa uji metode. Adapun alat yang digunakan untuk

5 5 akuisisi data di lapangan adalah geophone SS-4.5N komponen vertikal dengan frekuensi alami 4,5 Hz. Dimensi pemasangan geophone berdiameter 40 m, dan gelombang permukaan yang digunakan bersumber dari gangguan di sekitar area pengukuran yang berupa hentakan-hentakan. I.4 Tujuan Penelitian Maksud dan tujuan penelitian ini adalah: 1. Memperkenalkan metode seismik array teknik korelasi silang dengan susunan geophone 2 dimensi untuk penentuan kecepatan gelombang geser. Dengan metode ini diharapkan menjadi salah satu metode pengukuran kecepatan gelombang geser yang lebih mudah diaplikasikan pada kondisi daerah apapun, efisien dan tidak memerlukan biaya yang cukup besar. 2. Mengetahui variasi kecepatan gelombang geser di bawah titik pengukuran.