STUDI PENURUNAN DAN STABILITAS TIMBUNAN DI ATAS TANAH LUNAK: KASUS SEMARANG TRIAL EMBANKMENT TESTS MAGISTER Oleh: BIDANG KHUSUS GEOTEKNIK PROGRAM STUDI REKAYASA SIPIL PROGRAM PASCASARJANA INSTITUT TEKNOLOGI BANDUNG 2001
Ir. Masyhur Irsyam, MSE., Ph.D.
ABSTRAK Perilaku ketiga timbunan percobaan di Kaliwungu yang memiliki karakteristik tanah fondasi berupa tanah lunak inorganik dianalisis terutama mengenai penurunannya dan stabilitasnya. Penurunan sesaat dengan menggunakan metode Mayne dan Poulos (1999) yang mengikutsertakan karakteristik tanah Gibson dalam perhitungan ternyata memberikan hasil yang dekat dengan pengamatan di lapangan. Penurunan total terhadap waktu selama konstruksi yang menggunakan metode Skempton-Bjerrum dan Olson untuk perhitungan konsolidasi sedikit overestimate terhadap kenyataannya di lapangan yang diakibatkan oleh antara lain kesulitan menghitung penurunan sesaat terhadap waktu dan prows penimbunan yang tidak seragam. Prediksi penurunan basil analisis menggunakan metode elemen hingga didapati lebih besar dibandingkan dengan yang menggunakan metode elastisitas dikarenakan faktor non-linearitas tanah tidak termodelkan pada metode yang disebutkan terakhir. Analisis stabilitas pada timbunan yang mengalami keruntuhan menunjukan bahwa analisis dengan menggunakan cu dari tes vane lapangan (FVT) dengan koreksi Bjerrum paling mendekati kenyataan. Korelasi Mesri (1975), mendukung penelitian-penelitian sebelumnya yang dilakukan terhadap tanah-tanah lunak di Asia Tenggara, akan memberikan hasil yang terlalu konservatif. Rasio antara c dan a,' berdasarkan analisis balik terhadap keruntuhan timbunan Semarang Trial Embankment diestimasi sebesar 0,415. Metode Matsuo dan Kawamura (1977) memberi peringatan yang baik terhadap keruntuhan timbunan pada kasus Semarang Trial Embankment. Plot-plot deformasi lateral terhadap penurunan maksimum, penurunan maksimum terhadap waktu, dan deformasi lateral terhadap waktu ternyata memberikan tanaa-tanaa terhadap terjadinya keruntuhan dengan baik Plot deformasi lateral terhadap tebal timbunan serta tekanan air pori terhadap beban permukaan tidak memberikan indikasi yang jelas terhadap terjadinya keruntuhan di masa depan.
ABSTRACT The performance of three test embankments at Kaliwungu whose foundation soils have a characteristic as inorganic soft clay are analyzed with respect to their settlement and stability. Immediate settlement analysis using Mayne and Poulos method (1999) which is taking into account property of soil as a Gibson one in calculation closely matches the observed settlement. Total settlements during construction calculated using Skempton-Bjerrum and Olson methods for consolidation part slightly overestimate settlements according to the observed settlement as it is difficult to calculate immediate settlement against time and layerings which are not uniform. Settlement prediction using finite element method produces a higher settlement than the one using conventional method since soil non-linearity is not modelled in the latter method. Stability analysis on failed embankment indicate undrained shear strengths (c,) from field vane shear tests (FVT) produce the closest expected safety factor (FS = 1). Correlation given by Mesri (1975), supporting previous researches on soils in Southeast Asia, produces too conservative c value. Referring to back-analysis on failed embankment, it is estimated that the mobilized undrained shear strength normalized with ay ' is 0,415. Matsuo and Kawamura method (1977) produces a good warning on the impending embankment failure. Plots of lateral deformation against maximum settlement, maximum settlement against time and lateral deformation against time produce better indications of imminent failure. Plots of lateral deformation against fill thickness and total pore pressure against surface loading do not produce a clear indication on the forthcoming failure. Plots of lateral deformation against fill thickness and total pore pressure against surface loading do not produce a clear indication on the imminent failure.
BAB VI KESIMPULAN DAN SARAN VL1. Kesimpulan Analisis suatu timbunan hares menggunakan parameterparameter tanah yang representatif dengan kondisi sesungguhnya di lapangan. Investigasi terhadap hasil-hasil tes in-situ dan laboratorium menunjukkan bahwa tanah fondasi percobaan Semarang Trial Embankment merupakan tanah lunak sedalam 20 m. Selain itu tanah tersebut memiliki karakteristik tanah Gibson yaitu memiliki modulus Young yang naik terhadap kedalaman secara linear. Analisis penurunan dan stabilitas pada ketiga tipe timbunan menghasilkan beberapa kesimpulan sebagai berikut: (a) penurunan sesaat dengan menggunakan metode Mayne dan Poulos (1999) yang mengikutsertakan karakteristik tanah Gibson dalam perhitungan ternyata memberikan hasil yang mendekati pengamatan di lapangan, yaitu, hasil perhitungan disebutkan terlebih dahulu, 65,4 cm vs. 67,9 cm untuk timbunan tipe IA dan 65,7 cm vs. 65,8 untuk timbunan tipe III: ` (b) penurunan total terhadap waktu selama konstruksi yang menggunakan metode Skempton-Bjerrum dan Olson untuk perhitungan konsolidasi sedikit overestimate terhadap kenyataannya di lapangan (lihat Gambar-gambar 5.2 dan 5.3) yang diakibatkan oleh antara lain kesulitan menghitung penurunan sesaat terhadap
waktu dan,roses penimbunan yang tidak seragam; (c) pengamatan terhadap prediksi penurunan total timbunan yang tanahnya diperbaiki dengan PVD menunjukan bahwa smearing akan menghambat efektifitas dari PVD (lihat Gambar 5.3); (d) perbandingan penunman selama konstruksi pada timbunan tipe IA dan III menunjukan bahwa kehadiran PVD pada tanah fondasi tidak mempercepat penurunan secara signifikan (lihat Gambar 4.13); (e) prediksi penurunan hasil analisis menggunakan metode elemen hingga didapati lebih besar dibandingkan dengan yang menggunakan metode elastisitas (lihat Gambar 5.6) dikarenakan faktor non-linearitas tanah tidak termodelkan pada metode yang disebutkan terakhir; (f) analisis stabilitas pada timbunan yang mengalami keruntuhan menunjukan bahwa koreksi Bjerrum terhadap nilai c dari tes vane shear lapangan (FVT) memberikan faktor keamanaan yang mendekati kenyataan (FS = 0,996); (g) perbandingan plot nilai c dari tes sondir menggunakan hubungan c = gj15 terhadap FVT menunjukkan bahwa terdapat kesesuaian di antara keduanya pada daerah normally consolidated, (h) nilai kuat geser undrained dari korelasi Mesri (1975), yaitu c _ 0,226,, membedkan hasil yang terlalu konservatif pads kasus Semarang Trial Embankment; (i) rasio antara c dan 6P berdasarkan analisis balik terhadap keruntuhan timbunan Semarang Trial Embankment diestimasi sebesar 0,415; G) metode Matsuo dan Kawamura (1977) serta plot-plot deformasi
lateral terhadap penurunan maksimum, penurunan maksimum terhadap waktu, dan deformasi lateral terhadap waktu ternyata memberikan tanda-tanda terhadap terjadinya keriuituhan dengan baik; (k) plot deformasi lateral terhadap tebal timbunan serta tekanan air pori terhadap beban permukaan tidak memberikan indikasi yang jelas terhadap terjadinya keruntuhan di masa depan. Hal ini yang sama dipmukan pada simulasi FEM; (1) plot deformasi lateral maksimum terhadap penurunan mengkonfirmasi nilai DR = dhm/ds yang diobservasi oleh Tavenas et al. (1979), begitu pula simulasi menggunakan FEM. VL2. Saran Demi kesempumaan penelitian, penulis mengajukan perbaikanperbaikan yang diperlukan untuk penelitian di masa yang akan datang: (a) perlu dilakukan penelitian yang intensif terhadap korelasi-korelasi yang ada pads kebanyakan buku teks dengan melakukan tes in-situ dan laboratorium pada tanah-tanah Indonesia karena korelasikorelasi tersebut ada kalanya hanya berlaku untuk kondisi geologi tertentu; (b) pada saat konsolidasi telah mencapai 25% atau lebih besar, proses back-analysis bisa dilakukan dengan menggunakan metode Asaoka terhadap catatan penunman dan metode Orleach terhadap catatan tekanan air pori yang hasilnya adalah koefisien konsolidasi vertikal dan horizontal. Kedua parameter tersebut sangat penting terhadap akurasi suatu analisis penurunan;
(c) perlu adanya suatu penyelidikan tanah dan laboratorium lebih lanjut untuk mengamati perubahan parameter-parameter tart* terutama kenaikan kuat geser, akibat konsolidasi.