Jurnal Teknologi Pertambangan Volume. 1 Nomor. 2 Periode: Sept. 2015 Feb. 2016 ANALISIS KETIDAKSTABILAN LERENG PADA KUARI TANAH LIAT DI MLIWANG PT. SEMEN INDONESIA (PERSERO) TUBAN JAWA TIMUR Galih Nurjanu, Priyo Widodo, Ketut Gunawan Program Studi Teknik Pertambangan, Fakultas Teknologi Mineral Universitas Pembangunan Nasional Veteran Yogyakarta Jl. SWK 104 (Lingkar Utara), Yogyakarta 55283 Indonesia Abstrak PT. Semen Indonesia (Persero) Tbk. terletak di Desa Sumberarum, Kecamatan Kerek, Kabupaten Tuban, Jawa Timur. Penelitian dilakukan pada penambangan lereng aktual lempung Mliwang Blok G3 dengan menggunakan metode kuari. Penelitian ini bertujuan untuk member rekomendasi dalam mengantisipasi terjadinya kelongsoran lereng. Analisis kestabilan lereng dilakukan dengan menggunakan metode Bishop simplified. Data masukan berupa kohesi, sudut geser dalam dan bobot isidiperoleh dari pengujian sampel tanah di Laboratorium Mekanika Tanah. Penentuan faktor keamanan minimum menggunakan pedoman dari Departemen Pekerjaan Umum yaitu >1,35 untuk lereng tunggal serta >1,5 untuk lereng keseluruhan. Berdasarkan nilai FKnya ditemukan ketidakstabilan lereng pada lereng keseluruhan dengan tinggi 24,03 m dan sudut kemiringan lereng 16 memiliki nilai FK 1,256 pada kondisi jenuh. Pada lereng tunggal untuk lapisan sub soli, lempung pasiran dan lempung memiliki nilai FK diatas 1,35 yang berarti aman begitu juga untuk lereng keseluruhan dalam kondisi kering memiliki FK diatas 1,5. Perbaikan goemetri lereng perlu dilakukan karena pada kondisi jenuh, lereng akan mengalami longsor. Rekomendasi lereng dibuat berdasarkan parameter batuan penyusun lereng pada saat runtuh. Rekomendasi yang disarankan untuk geometri lereng adalah dengan tinggi jenjang tunggal 1 m, lebar jenjang tunggal 3 m, dan besar sudut kemiringan jejang tunggal 18, sedangakan untuk geometri keseluruhannya adalah dengan tinggi 24 m dan sudut overallnya 10, sehingga FK yang semula 1,256 menjadi 1,512 Hasil analisis menyimpulkan bahwa penyebab ketidakstabilan lereng adalah faktor geometri lereng dan kondisi air permukaan, sedangkan kegiatan untuk menjaga kestabilan lereng pada daerah penelitian adalah penanganan air permukaan dan penanaman rumput yang merambat. Dalam merancang suatu lereng penting untuk melakukan analisis kestabilanya, sehingga dapat mengantisipasi kemungkinan buruk yang dapat terjadi. Kata Kunci : Lereng keseluruhan, nilai FK, bishop simplified 1. PENDAHULUAN Ketidakstabilan yang terjadi pada lereng Mliwang blok G3 diperkirakan karena faktor massa tanah yang lemah. Dalam merancang perbaikan lereng yang stabil harus diketahui parameter kekuatan geser pada lereng aktual dengan pengambilan sampel tanah dan melakukan uji laboratorium, dengan begitu maka dapat dilakukan analisis ketidakstabilan lereng. Analisis dilakukan terhadap faktor-faktor yang mempengaruhi kestabilan lereng dengan cara pembuatan model faktor keamanan dari data hasil pengujian laboratorium seperti kohesi, sudut geser dalam, bobot isi dan dikombinasikan dengan hasil pengukuran di lapangan. Permasalahan yang akan dibahas yaitu penyebab terjadinya longsoran pada lereng Mliwang Blok G3. Analisis dilakukan terhadap beberapa faktor yang mempengaruhi kestabilan lereng dengan cara pembuatan model dari data hasil pengujian laboratorium serta dari hasil pengukuran dan pengamatan di lapangan. Batasan masalah pada penelitian ini Data dan hasil dari penelitian hanya berlaku untuk Kuari Mliwang Blok G3 PT. Semen Indonesia (Persero) Tuban Jawa Timur. PT. Semen Indonesia (Persero) Tbk. terletak di Desa Sumber Arum, Kecamatan Kerek, Kabupaten Tuban, Provinsi Jawa Timur. Penambangan lempung PT. Semen Indonesia (Persero) terletak pada perbukitan di wilayah Desa Mliwang, Kecamatan Kerek, Kabupaten Tuban. Lokasi penambangannya berada di sebelah Utara Pabrik PT. Semen Indonesia (Persero). Secara astronomis daerah tersebut terletak antara 6 o 49 33 LS 6 o 50 59 LS dan 111 o 54 09 BT - 111 o 55 41 BT, dengan luas lahan 207 ha. 2. HASIL PENELITIAN Berdasarkan pengukuran yang dilakukan di Mliwang, lereng tersebut memiliki 21 lereng tunggal dengan 27
tinggi tiap lerengnya bervariasi antara 0,6 m 1,5 m, sudut kemiringan lereng antara 30º - 45º dan lebar lereng tunggal antara 1,5 m 4 m. Lereng keseluruhan memiliki tinggi 24,03 m dengan kemiringan lereng 16º. Keadaan Air Pada saat setelah hujan, keadaan air permukaan pada lereng daerah penelitian terlihat jenuh dan banyak dijumpai rekahan - rekahan yang terbentuk karena pengaruh air hujan maupun air limpasan dari perairan sawah yang ada di atas bukit. Pada saat cuaca cerah permukaan lereng terlihat kering namun ada bagian bagian tanah yang terasa sangat lunak dan mengandung air ketika dipijak. Kondisi Geologi Pengamatan mengenai kondisi geologi dilakukan untuk mendapatkan gambaran mengenai struktur geologi yang terdapat di daerah penyelidikan. Hal ini dilakukan karena struktur geologi akan mempengaruhi kekuatan massa batuan. Namun karena material di daerah penelitian merupakan material tanah, dari hasil pengamatan dilapangan dapat disimpulkan bahwa rekahan - rekahan yang muncul lebih disebabkan karena adanya pengaruh air, baik dari air hujan maupun air limpasan. Pengujian di Laboraturium Pengujian terhadap material tanah dilakukan di Laboratorium Mekanika Tanah Teknik Pertambangan UPN Veteran Yogyakarta. Pengujian ini dilakukan untuk mencari nilai sifat - sifat fisik dan mekanik dari sampel tanah. Salah satu pertimbangan dilakukannya uji laboratorium adalah hingga saat ini belum ada data geoteknik yang berkaitan dengan analisis kestabilan lereng sehingga perlu dilakukan uji laboraturium dengan mengambil sampel material dari lereng yang dilakukan analisis. Tabel 1 berikut adalah hasil pengujian di laboraturium NO 1 2 3 Jenis Material Tabel 1. Sifat Fisik dan Mekanik c (kn/m 2 ) ϕ(.. ) γs (kn/m 3 ) γd (kn/m 3 ) Sub Soil 22 19,9 17,8 14,9 Pasiran 11 18,3 17,9 14,3 30 20,4 17,7 15,4 Analisis Lereng Pada lereng Blok G3 perhitungan dilakukan berdasarkan rumus yang dikembangkan dari metode keseimbangan batas (limit Equilibrium Methods) dengan perhitungan nilai faktor keamanan menggunakan program Slide v.5 by Rockscience created by Dr. Evert Hoek dengan metode Bishop simplified. Hasil Analisis Berikut ini adalah hasil analisis faktor keamanan lereng tunggal aktual. Tabel 2. Nilai Faktor Keamanan Lereng Tunggal Aktual Lereng Tinggi (m) Sudut ( ) Nilai Faktor Keamanan Pada Tingkat Kejenuhan Air Kering Jenuh Sub Soil 1,2 35 8,715 6,666 Pasiran 1,48 40 4,010 2,803 1,47 42 8,924 7,236 Lereng Tabel 3. Nilai Faktor Keamanan Lereng keseluruhan Aktual Tinggi (m) Sudut ( ) Nilai Faktor Keamanan Pada Tingkat Kejenuhan Air Kering Jenuh Overall 24.03 16 2,358 1,256 Dari hasil analisis lereng tunggal dan keseluruhan menggunakan program Slide v.5 by Rockscience created by Dr. Evert Hoek metode Bishop simplified didapatkan faktor keamanan yang tidak aman pada lereng keseluruhan. Dengan melihat (FK) yang tidak memenuhi kriteria aman yaitu FK > 1,50 maka perlu dilakukan penyesuaian terhadap geometri lereng. Parameter Batuan Penyusun Lereng Pada Saat Runtuh Berdasarkan hasil analisis yang telah dilakukan pada lereng keseluruhan di blok G3 Mliwang didapatkan nilai FK sebesar 1,256 yang seharusnya berdasarkan teori nilai FK 1 adalah aman, tetapi kenyataan di lapangan lereng tersebut mengalami longsor. Untuk itu perlu diketahui parameter batuan penyusun lereng pada saat runtuh supaya didapatkan solusi yang tepat untuk masalah diatas. Hasil yang akan didapatkan dari parameter batuan penyusun lereng pada saat runtuh tersebut yang akan dijadikan acuan untuk mendesain lereng yang baru. Parameter batuan penyusun lereng pada saat runtuh didapatkan dengan melakukan analisis penentuan ambang batas untuk sifat mekanik batuan tersebut dengan menggunakan metode simulasi pengurangan nilai dari kohesi. Nilai kohesi dipilih karena diantara ketiga parameter penyusun batuan (bobot isi, kohesi dan sudut gesek dalam) nilai kohesi memiliki pengaruh yang paling besar dalam penentuan nilai FK. Untuk memudahkan dalam menganalisis kestabilan lereng tersebut, maka penentuan ambang batas untuk nilai kohesi tersebut diturunkan setiap satu satuan supaya menghasilkan FK yang mendekati 1,0. Lereng pada saat runtuh diasumsikan mempunyai nilai FK 1,0. Dari hasil analisis yang dilakukan dalam keadaan jenuh, didapatkan nilai faktor keamanan yang 28
diinginkan yaitu 1,001 dengan kondisi parameter batuan sebagai berikut : NO Tabel 4. Ambang Batas Sifat Fisik dan Mekanik Kondisi Jenuh Jenis c γs Material (kn/m 2 ) ϕ(.. ) (kn/m 3 ) γd (kn/m 3 ) 1 Sub Soil 12 19,85 17,8 14,9 2 Pasiran 6 18,31 17,9 14,3 3 16 20,35 17,7 15,4 Rekomendasi Lereng Berdasarkan Parameter Batuan Penyusun Lereng Pada Saat Runtuh Hasil dari parameter batuan penyusun lereng pada saat runtuh diatas digunakan untuk merancang geometri lereng yang aman karena dengan memasukan parameter yang didapatkan dalam kondisi runtuh, maka akan menghasilkan nilai FK yang lebih pesimis sehingga lereng akan lebih aman. Rekomendasi yang disarankan untuk geometri lereng adalah dengan tinggi jenjang tunggal 1 m, lebar jenjang tunggal 3 m dan besar sudut jenjang tunggal 18, sedangkan untuk geometri keseluruhannya adalah dengan tinggi 24 m dan sudut overall 10. Berdasarkan geometri tersebut didapatkan FK sebesar 1,512. 3. PEMBAHASAN Jenis Lonsoran Material penyusun di daerah penelitian merupakan material tanah yang terdiri dari sub soil, lempung pasiran dan lempung. Material tanah ini merupakan bahan organik dan sedimen yang relatif mudah lepas, tidak kompak dan dapat dengan mudah dihancurkan menjadi butiran butiran yang lebih halus. Selain itu banyak ditemukan rekahan pada badan lereng hingga kedudukan lereng sangat sulit untuk dikenali dan kelongsoran terjadi pada bidang busur yang melewati lantai lereng. Dari uraian tersebut dapat disimpulkan bahwa longsoran yang terjadi pada daerah penelitian ini adalah longsoran busur. Hal ini diperkuat dengan bentuk longsoran yang terjadi di lokasi penelitian Faktor-Faktor Penyebab Ketidakstabilan Lereng Penyebab ketidakstabilan lereng pada kuari PT. Semen Indonesia terjadi karena beberapa faktor antara lain: Geometri Lereng Geometri lereng sangat berpengaruh terhadap nilai FK yang didapat. Geometri lereng haruslah dibuat sesuai dengan sifat fisik dan mekanik tanah pada lokasi yang bersangkutan supaya didapatkan nilai FK yang aman. Lereng aktual di lokasi penelitian memiliki tinggi overall 24,03 m dan sudut overall kemiringan lereng 16, namun dengan goemetri tersebut tidak menghasilkan lereng yang aman karena di lokasi penelitian terjadi longsor. Kondisi Air Permukaan Air yang mempengaruhi kestabilan lereng pada daerah penelitian adalah air hujan dan air dari perairan persawahan yang ada di atas lereng. Peningkatan air ini dapat berpengaruh terhadap nilai kestabilan lereng. Kehadiran air dalam jumlah yang tinggi akan memperbesar kadar air pada lereng dan menambah beban lereng tersebut, sehingga menyebabkan berkurangnya nilai faktor keamanan pada lereng tersebut. Air hujan masuk melalui pori - pori material dan membuat rongga pada badan lereng. Hal inilah yang menyebabkan timbulnya rekahan - rekahan yang dapat diisi oleh air limpasan tersebut, sehingga kohesi material penyusun lereng menjadi lebih kecil. Parameter Material Penyusun Lereng Material penyusun lereng pada daerah penelitian terdiri dari sub soil, lempung pasiran dan lempung, yang masing-masing mempunyai nilai bobot isi, kohesi dan sudut geser dalam yang berbeda. Kekuatan material lereng untuk menahan longsoran sangat tergantung pada gaya ikat antara butirnya (kohesi) dan sudut geser dalam, yang berpengaruh terhadap besar kecilnya kekuatan geser sehingga akan mempengaruhi terhadap besar kecilnya nilai faktor keamanan lereng. Dimana menurut persaamaan kuat geser Mohr Colulomb hubungan tersebut dapat dinyatakan dalam persamaan : τ = c + σ n tan φ. Sehingga semakin besar nilai kohesi dan sudut geser dalam suatu material, maka semakin besar kekuatan geser material tersebut untuk menahan longsoran. Sebaliknya semakin kecil nilai kohesi dan sudut geser dalam suatu material, maka semakin kecil pula kuat geser material tersebut untuk menehan longsoran. Hasil analiasa kestabilan lereng pada daerah penelitian menunjukan bahwa material lempung pasiran mempunyai nilai FK yang paling rendah dibanding dengan lapisan sub soil dan lempung. Usulan Teknik Untuk Mengantisipasi Terjadinya Kelongsoran Lereng Berdasarkan penyebab terjadinya longsor di lokasi penelitian, dibuatlah suatu usulan teknik untuk mengantisipasi terjadinya longsor. Berikut adalah langkah-langkah yang dapat mengantisipasi terjadinya longsor di lokasi penelitian adalah pada poin-poin berikut. Rekomendasi Geometri Lereng Yang Aman Berdasarkan analisis kestabilan lereng dengan metode bishop, diketahui nilai faktor keamanan untuk lereng keseluruhan adalah 1,256 dalam keadaan jenuh dan 2,358 dalam keadaan kering. Berdasarkan teori nilai FK > 1 sudah aman tetapi kenyataannya di lokasi 29
penelitian dengan nilai FK 1,256 terjadi longsor. Kejadian tersebut dapat terjadi karena adanya ketidaktentuan dalam proses memperoleh data dan parameter untuk hitungan analisa stabilitas lereng, terdapat setidaknya enam ketidaktentuan (uncertainty) yaitu : a. Ketidaktentuan dalam pengambilan contoh tanah, perawatan, dan tranportasi ke b. Ketidaktentuan pelaksanaan uji c. Ketidaktentuan dalam interpretasi profil pelapisan tanah dan elevasi muka air tanah. d. Ketidaktentuan dalam cara hitungan anaisa stabilitas lereng (metode yang sesuai dengan kondisi lapangan). e. Ketidaktentuan dalam pelaksanaan pembuatan lereng (kesalahan dalam kemiringan maupun tinggi lereng). f. Ketidaktentuan dalam pengawasan pembuatan lereng. Berdasarkan ketidaktentuan tersebut maka dibuatlah analisis balik untuk mengetahui parameter batuan penyusun lereng pada saat runtuh. Parameter tersebut nantinya akan dibuat untuk mendesain lereng yang baru yang menghasilkan nilai FK yang lebih pesimis. Desain lereng baru dengan menggunakan parameter batuan penyusun lereng pada saat runtuh memiliki nilai FK sebesar 1,512. Nilai FK > 1,5 diambil karena dengan mempertimbangkan ketidaktentuan diatas dan berdasarkan rekomendasi dari Departemen Pekerjaan Umum (tahun 1994). Perbaikan desain geometri lereng keseluruhan juga dapat dilakukan dengan memperbesar lebar jenjang yang sudah ada, karena hal ini yang paling mudah dilakukan daripada harus merubah tinggi dan sudut lereng. Perlebaran jenjang ini dilakukan dengan cara menggali jejang ke arah dinding jenjang. Perhitungan nilai FK untuk geometri ini berdasarkan parameter penyusun batuan yang didapatkan dari hasil uji Lebar jenjang yang tadinya memiliki lebar bervariasi dibuat menjadi memiliki lebar 4 meter sehingga lebar jenjang akan semakin lebar dan akan membuat overall slope semakin kecil/landai, terbukti pada overall slope yang tadinya 16 menjadi 12. Berdasarkan hasil analisis dengan metode bishop, setelah dilakukan perubahan lebar jenjang menjadi 4 meter, didapatkan nilai FK sebesar 1,641 dalam kondisi jenuh dan 3,275 dalam kondisi kering. Berdasarkan dua pilihan rekomendasi geometri lereng yang aman dipilih salah satu yang sekiranya paling menguntungkan dan paling aman, dari berbagai pertimbangan dipilih mengubah jenjang dengan berdasarkan parameter batuan penyusun pada saat runtuh, dengan alasan : 1. FK yang dihasilkan pesimis karena menggunakan parameter batuan penyusun pada saat runtuh 2. Tingkat keamanan yang dihasilkan lebih menjanjikan 3. Kemungkinan terjadi longsor kecil Tetapi tetap ada kekurangan pada metode ini yaitu jumlah cadangan yang terambil lebih sedikit karena jenjang terlalu landai. Penanganan Air Permukaan Air yang berasal dari air hujan perlu dilakukan penanganan supaya tidak mengganggu kestabilan lereng. Air permukaan yang mengalir dan meresap pada badan lereng mengakibatkan erosi pada permukaan, mempercepat proses pelapukan dan meningkatkan tinggi permukaan air tanah. Sistem kerja pada penanganan air permukaan dapat dilakukan dengan pembuatan saluran air (trenching) pada bagian kaki lereng (toe) dengan bench dibuat agak miring ke arah saluran air sehingga air yang masuk ke lereng akan menuju ke arah saluran air tersebut. Pada lantai bench juga ditanami rumput yang merambat supaya dapat mengikat tanah untuk menambah daya ikat tanah dan juga dapat menghalangi air supaya tidak langsung jatuh ke lereng, hal itu dapat mengurangi erosi. Pembebanan material pada lereng yang diakibatkan oleh air permukaan yang meresap ke dalam tanah dapat dikurangi, dan lereng akan lebih stabil. Lereng yang sudah tertata rapi dan lebih kuat selanjutnya akan ditanami tanaman bawah, seperti covercrop dari famili kacang-kacangan atau biasa disebut dengan legume cover crop (Lcc). Penanaman lcc ini bertujuan agar menahan pukulan hujan, menahan laju air limpasan, memperbaiki sifat fisik dan kimia tanah, melindungi permukaan tanah dari erosi dan dapat menambah daya ikat tanah. Metode penanaman lcc pada tebing adalah Hydroseeding. Hydroseeding merupakan metode penanaman tebing dengan mencampur media tanam dengan benih ke dalam tanki yang kemudian disemprotkan pada dinding tebing yang sebelumnya sudah dipasang coconet (jaring dari sabut kelapa). Penggunaan coconet bertujuan diantaranya adalah untuk menjaga stabilitas lereng, mencegah erosi sebelum covercrop nya tumbuh, menyediakan media rambat pada covercrop, membuat iklim mikro pada benih covercrop, sebagai media sangkutan pada benih covercrop sehingga covercrop tidah mudah terbawa oleh limpasan air hujan, dan untuk menambah bahan organik. Legume cover crop yang digunakan umumnya adalah Calapogonium muconoides, Centrosema pubescens dan Pueraria javanica atau biasa disebut dengan cm, cp dan pj. Pemilihan ketiga jenis tersebut berdasarkan kecepatan berkecambah dan panjang usia tanaman. 30
4. KESIMPULAN DAN SARAN Kesimpulan Berdasarkan hasil pengamatan dan hasil analisis yang dilakukan pada lokasi penelitian penambangan tanah liat Mliwang blok G3 PT. Semen Indonesia dapat diambil beberapa kesimpulan, yaitu : 1. Jenis longsoran yang terjadi pada daerah tersebut adalah longsoran busur. 2. Hasil analisis menyimpulkan bahwa ada dua hal yang dapat menyebabkan ketidakstabilan pada lereng yaitu a. Geometri Lereng Geometri lereng yang berada di daerah penelitian masih menghasilkan FK < 1,5, maka dapat disimpulkan lereng tersebut belum aman. b. Kondisi Air Permukaan Air yang mempengaruhi lereng berasal dari air hujan dan air dari perairan persawahan. Air tersebut bisa menyebabkan erosi pada lereng. c. Parameter Material Penyusun Lereng Hasil analiasa kestabilan lereng pada daerah penelitian menunjukan bahwa material lempung pasiran mempunyai nilai FK yang paling rendah dibanding dengan lapisan sub soil dan lempung 3. Berikut adalah langkah-langkah yang dapat mengantisipasi terjadinya longsor di lokasi penelitian: a. Rekomendasi Geometri Yang Aman Rekomendasi yang disarankan untuk geometri lereng adalah dengan tinggi jenjang tunggal 1 m, lebar jenjang tunggal 3 m dan besar sudut jenjang tunggal 18, sedangkan untuk geometri keseluruhannya adalah dengan tinggi 24 m dan sudut overall 10 b. Penanganan Air Permukaan penanganan air permukaan yaitu dengan membuat saluran air (trencing), membuat lantai bench miring kearah saluran air (trencing), dan ditanami tanaman bawah seperti covercrop dari famili kacang-kacangan atau biasa disebut dengan legume cover crop (Lcc), supaya dapat meningkatkan daya ikat tanah dan menghalangi air langsung jatuh pada lereng. Legume cover crop yang digunakan umumnya adalah Calapogonium muconoides, Centrosema pubescens dan Pueraria javanica atau biasa disebut dengan cm, cp dan pj. Saran 1. Melakukan penanganan air permukaan dengan membuat saluran air (trenching) supaya mengurangi terjadinya erosi. Badan lereng ditanami cover crop agar dapat mengurangi erosi dan dapat menambah daya ikat tanah. 2. Merubah goemetri lereng dengan tinggi jenjang tunggal 1 m, lebar jenjang tunggal 3 m dan besar sudut jenjang tunggal 18, sedangkan untuk geometri keseluruhannya adalah dengan tinggi 24 m dan sudut overall 10 5. DAFTAR PUSTAKA Abramson, W.L., Thomas S.L., Sharma S., dan Boyce G.M., 1996, Slope Stability and Stabilization Methods, Canada, John Wiley & Sons Inc, Edisi I. Departemen Pekerjaan Umum, 1987, Perencanaan Penanggulangan Longsoran, Yayasan Badan Penerbit PU, Jakarta. Bieniawski, Z.T., 1973, Engineering rock mass classifications, Professor of Mineral Engineering and Director Mining and Resources Research Institute The Pennsylvia State University. Giani Paolo Gian, 1992, Rock Slope Stability Analysis, AA Balkema, Rotterdam. Made Astawa Rai, 1993, Pit Design (Analisis Kemantapan Lereng), Direktorat Jendral Pertambangan Umum, Pusat Pengembangan Tenaga Pertambangan, Bandung. Sitanala Arsyad, 2006, Konservasi Tanah dan Air, IPB Press, Bogor., 2008, Diktat Kuliah Geoteknik, Universitas Pembangunan Nasional Veteran Yogyakarta, Yogyakarta., 2014, Biro Perencanaan dan Pengawasan Tambang, PT. Semen Indonesia (Persero). 31