GEOLOGI DAN SIMULASI PENGARUH PERCEPATAN GEMPABUMI TERHADAP KESTABILAN LERENG DI DAERAH CISARUA DAN SEKITARNYA, KABUPATEN BANDUNG BARAT, JAWA BARAT TUGAS AKHIR Diajukan sebagai syarat untuk mencapai gelar Sarjana Strata Satu di Program Studi Teknik Geologi, Fakultas Ilmu dan Teknologi Kebumian, Institut Teknologi Bandung Oleh : AMINUDIN HAMZAH NIM : 120 05 053 PROGRAM STUDI TEKNIK GEOLOGI FAKULTAS ILMU DAN TEKNOLOGI KEBUMIAN INSTITUT TEKNOLOGI BANDUNG
2010
LEMBAR PENGESAHAN LEMBAR PENGESAHAN GEOLOGI DAN SIMULASI PENGARUH PERCEPATAN GEMPABUMI TERHADAP KESTABILAN LERENG DI DAERAH CISARUA DAN SEKITARNYA, KABUPATEN BANDUNG BARAT, JAWA BARAT TUGAS AKHIR Diajukan sebagai syarat untuk mencapai gelar Sarjana Strata Satu di Program Studi Teknik Geologi, Fakultas Ilmu dan Teknologi Kebumian, Institut Teknologi Bandung Penyusun : Aminudin Hamzah NIM: 120 05 053 Menyetujui, Pembimbing Dr. Eng. Imam Achmad Sadisun, ST. MT. NIP: 132 137 926 ii
Sari Penelitian ini bertujuan untuk mempelajari tatanan geologi dan sejarah geologi daerah penelitian. Selain itu, penelitian ini juga bertujuan untuk menganalisis kestabilan lereng yang dipengaruhi oleh percepatan tanah maksimum akibat gempabumi pada tanah hasil pelapukan tuf lapili. Daerah penelitian terletak di kaki Gunung Burangrang. Sejarah geologi daerah penelitian dimulai pada awal Kala Plistosen Akhir dengan diendapkannya breksi piroklastik, lava dan tuf lapili yang merupakan hasil vulkanisme Gunung Burangrang dan diakhiri dengan diendapkannya breksi piroklastik dan tuf yang merupakan hasil vulkanisme Gunung Dano dan Gunung Tangkubanparahu. Perkembangan struktur geologi daerah penelitian pada Kala Plistosen Akhir terbentuk setelah aktivitas vulkanisme Gunung Burangrang. Pengendapan material-material vulkanik dan berkembangnya struktur geologi di daerah penelitian membentuk bentang alam berupa punggungan dan perbukitan yang memanjang pada dua arah dominan yaitu timur laut-barat daya (NE-SW) dan timur-barat (E-W) dengan kemiringan lereng yang curam. Kestabilan suatu lereng dicerminkan oleh nilai faktor keamanan. Kestabilan lereng selain dipengaruhi oleh properti dari material penyusun lereng (seperti densitas, kohesi dan sudut geser dalam), juga dipengaruhi oleh adanya getaran seperti yang diakibatkan oleh gempabumi. Getaran tersebut akan menurunkan kuat geser material sehingga kestabilan lereng pun menurun. Penurunan nilai faktor keamanan tersebut pada akhirnya akan mempengaruhi geometri lereng seperti perubahan sudut lereng dan penurunan tinggi lereng. Besarnya penurunan tinggi lereng untuk percepatan tanah maksimum 0,15g mencapai 40% dan untuk percepatan tanah maksimum 0,20g mencapai 75%. Dari hasil penurunan tinggi lereng ini, kemudian dapat dihasilkan model grafik berupa garis yang merupakan batas antara kondisi lereng yang stabil dengan kondisi lereng yang tidak stabil. Model grafik yang dihasilkan ternyata menunjukan pola eksponensial negatif. Kata kunci: tatanan geologi, sejarah geologi, kestabilan lereng, gempabumi. iv
ABSTRACT The objectives of study are to study the geological setting and geological history of study area. Besides that, the objective is to analyze the slope stability that influenced by peak ground acceleration which resulted by the earthquake, especially in the soil of the weathering of lapilli tuff. The studied area is located at the Burangrang Volcano footslopes. The geological history of studied area started at the beginning Upper Pleistocene with deposited of pyroclastics breccias, lava and lapilli tuff which are volcanism product of Burangrang Volcano and ended with deposited of pyroclastics breccias and tuff which are volcanism product of Dano and Tangkubanparahu Volcanoes. The evolutions of geological structures in the studied area at Upper Pleistocene are formed after Burangrang s volcanism activities. The deposited of volcanic materials and the evolution of structural geology in the studied area made morphology like ridge and hills with steep slopes that have two dominant directions. They are northeast-southwest (NE-SW) and east-west (E- W). The slope stability is indicated by factor of safety value. The slope stability beside influenced by material properties of the slope (i.e. density, cohesion and friction angle of the material), it is also influenced by vibrations resulting from the earthquake. The vibrations will reduce shear strength of material and result the decreasing of slope stability. The decreasing of safety factor will affect the slope geometry (i.e. slope angle and height). The value decreasing height of slope for peak ground acceleration 0,15g getting to 40% and for 0,20g getting to 75%. From the result of decreasing height of slope, it can result graphical model. The graphic have line that show limit between the condition of stable slope and the unstable one. The graphical model that has resulted shows exponential negative pattern. Keywords: geological arrangement, geological history, slope stability, earthquake. iii
KATA PENGANTAR Alhamdulillah, puja-puji syukur ke hadirat Allah SWT yang telah memberikan kekuatan dan anugerah-nya sehingga skripsi yang disusun sebagai tugas akhir untuk mencapai gelar Sarjana Strata Satu di Program Studi Teknik Geologi, Fakultas Ilmu dan Teknologi Kebumian, Institut Teknologi Bandung dapat penulis selesaikan. Shalawat dan salam semoga tercurahkan kepada Nabi Besar Muhammad SAW yang telah membawa kita dari zaman kebodohan kepada zaman yang penuh dengan ilmu pengetahuan ini. Penyelesaian makalah ini, tidak terlepas dari dukungan orang tua, saudara, teman-teman tercinta dan terutama bimbingan dari dosen pembimbing. Banyak hambatan yang terjadi selama penyusunan, namun semua dapat teratasi dengan baik berkat doa dan bantuan mereka, untuk itu penulis ingin menyampaikan rasa terima kasih yang sebesar-besar nya kepada: Ibunda Ade Sadiah dan Ayahanda Nurdin Ilyas tercinta, yang membuat penulis ada di dunia dan dengan kasih sayangnya telah menjadikan penulis seperti sekarang ini dengan memberikan motivasi dan doa yang selalu dipanjatkan tiap hari. Adik-adikku Fathiya Zakiah dan Fatin Dhuha Riyandini yang selalu memberikan dukungan dan keceriaan bagi penulis sehingga ingin cepat-cepat pulang. Nenek dan Kakek di Tasikmalaya yang selalu mendoakan yang terbaik untuk penulis. Dr. Eng. Imam A Sadisun, MT. atas kesediaannya untuk menjadi dosen pembimbing dalam penyusunan tugas akhir ini, yang telah memberikan saran, nasehat, arahan, koreksi, motivasi, dan fasilitas kepada penulis dalam menyelesaikan skripsi ini. Keluarga besar Sumur gede, Tasikmalaya, Wa Enceng, Wa Dedeh, Teh Eneng Agti, Teh Uci dan A Abil, Keluarga besar Margahayu Raya, Bandung, Wa Iif, Wa Ika, Akang Fahmi dan Ade Uci, Keluarga besar Singaparna, Tasikmalaya, Mang Ujang, Bi Ayu, Tsaura dan Fadlan dan Keluarga besar Karangnunggal yang tidak dapat disebutkan satu-persatu atas dukungannya baik moril maupun materil. Pak Suyatno Yuwono atas diskusinya tentang pemetaan daerah volkanik dan Pak Budi Brahmantyo serta Pak Bandono atas diskusinya tentang geomorfologi daerah penelitian. v
Egi, Pak Enang dan Pak Acip sebagai warga Tagogapu yang telah mau menemani penulis ke lapangan, naik turun punggungan, turun ke sungai, rafting lewat pohon bambu, turun ke air terjun dan bertemu ular, jangan kapok ya! Fery, Elri, Eky dan Satrio yang menemani ke lapangan buat diskusi dan obrolannya selama di lapangan. Khusus buat Fery yang telah membantu membuat penampang geologi, Rezy yang membantu analisis struktur geologi, Elri yang telah membantu membuat gambargambar sejarah geologi, Eky dan Regina atas printer-nya, serta Satrio atas printer dengan diskusi tentang pemetaan dan referensi. Rekan-rekan di Laboratorium Geologi Teknik dan FPI (Fans Pencinta Ilham), Satrio, Mas Very, Iqbal, Idzhul, Julius, Fery, Elri, Eky, Wanda, Rezy, Hendra, Arif Gokil, Uci, Ilham kau, Kevin dan Iantony atas saran dan masukan-masukannya. Seluruh Dosen dan Staf Tata Usaha Program Studi Teknik Geologi ITB atas dukungan, ilmu dan perhatiannya dalam mendidik dan membentuk pribadi penulis sebagai mahasiswa geologi. Semua teman-teman GL 05 yang telah sama-sama berjuang menapaki jalan menuju citacita, semoga selamanya kita tetap bergandengan tangan. Adik-adik angkatan mulai dari GL 06, GL 07 dan GL 08, yang selalu rebut dan minta yang aneh-aneh tapi terus memberikan dukungan. Semua pihak yang tidak dapat disebutkan satu persatu, yang telah membantu penulis untuk menyelesaikan skripsi ini. Semoga Allah SWT membalas budi baik semua pihak yang telah membantu penulis dalam menyelesaikan skripsi ini. Penulis berharap semoga hasil penelitian ini nantinya dapat bermanfaat bagi kita semua. Amin. Bandung, Januari 2010 Penulis, Aminudin Hamzah 12005053 vi
DAFTAR ISI Hal. HALAMAN JUDUL LEMBAR PENGESAHAN... ii ABSTRACT... iii SARI... iv KATA PENGANTAR... v DAFTAR ISI... vii DAFTAR GAMBAR... ix DAFTAR TABEL... xi DAFTAR LAMPIRAN... xi BAB I PENDAHULUAN... 1 1.1 Latar Belakang... 1 1.2 Maksud dan Tujuan... 2 1.3 Lokasi Penelitian... 2 1.4 Batasan Masalah... 3 1.5 Tahapan dan Metode Penelitian... 4 1.6 Sistematika Pembahasan... 6 BAB II TINJAUAN PUSTAKA... 8 2.1. Geologi Regional... 8 2.1.1 Fisiografi... 8 2.1.2 Stratigrafi Regional... 9 2.1.3 Struktur Geologi Regional... 12 2.2 Landasan Teori Kestabilan Lereng... 13 2.2.1 Prinsip Dasar Kestabilan Lereng... 13 2.2.2 Faktor-faktor yang Mempengaruhi Kestabilan Lereng... 1 4 2.2.3 Analisis Kestabilan Lereng Lereng... 14 2.2.4 Pengaruh Gempabumi Terhadap Kestabilan Lereng... 16 BAB III GEOLOGI DAERAH PENELITIAN... 20 3.1 Geomorfologi... 20 3.1.1 Pola Aliran Sungai... 20 3.1.2 Pola Kelurusan Sungai, Lembah dan Punggunga... 22 3.1.3 Satuan Geomorfologi... 23 vii
3.2 Stratigrafi... 26 3.2.1 Satuan Breksi Piroklastik Burangrang... 27 3.2.2 Satuan Lava Andesit Burangrang... 30 3.2.3 Satuan Tuf Lapili Burangrang... 32 3.2.4 Satuan Breksi Piroklastik Dano dan Tangkubanparahu... 35 3.2.5 Satuan Tuf Dano dan Tangkubanparahu... 37 3.3 Struktur Geologi... 40 3.3.1 Analisis Citra Satelit... 40 3.3.2 Struktur Geologi Daerah Cisarua... 40 3.4 Sejarah Geologi... 45 BAB IV SIMULASI PENGARUH PERCEPATAN GEMPABUMI TERHADAP KESTABILAN LERENG PADA TANAH HASIL PELAPUKAN TUF LAPILI... 49 4.1 Longsoran di Daerah Penelitian... 49 4.2 Metode Pengambilan Conto Tanah Pelapukan... 50 4.3 Properti Tanah Residual... 50 4.3.1 Sifat Fisik... 50 4.3.2 Sifat Mekanik... 51 4.4 Pemodelan dan Simulasi Komputer... 51 4.4.1 Model Lereng... 51 4.4.2 Metode Simulasi... 52 4.4.3 Hasil Simulasi Komputer... 53 4.5 Diskusi dan Analisis... 56 4.6 Rekomendasi Hasil Penelitian... 57 BAB V KESIMPULAN... 58 DAFTAR PUSTAKA... 59 LAMPIRAN viii
DAFTAR GAMBAR Hal Gambar l.l Peta lokasi daerah penelitian... 3 Gambar l.2 Diagram alir tahapan penelitian... 7 Gambar 2.1 Fisiografi Jawa Barat... 8 Gambar 2.2 Stratigrafi regional Jawa Barat... 11 Gambar 2.3 Peta geologi regional daerah penelitian... 12 Gambar 2.4 Pola struktur Pulau Jawa... 12 Gambar 2.5 Metode irisan... 15 Gambar 2.6 Model keruntuhan lereng... 16 Gambar 2.7 Pergerakan lempeng-lempeng di Indonesia... 17 Gambar 2.8 Pusat titik-titik gempa di Jawa Barat... 18 Gambar 2.9 Peta Zonasi Kegempaan di Indonesia... 18 Gambar 2.10 Hubungan percepatan gempabumi terhadap kestabilan lereng... 19 Gambar 3.1 Pola aliran sungai di daerah penelitian... 21 Gambar 3.2 Pola kelurusan di daerah penelitian... 22 Gambar 3.3 Satuan Punggungan Jatuhan Piroklastik Sadangmekar... 24 Gambar 3.4 Erosi pada sungai di Satuan Punggungan Jatuhan Piroklastik Sadangmekar.... 24 Gambar 3.5 Proses eksogen di Satuan Punggungan Jatuhan Piroklastik Sadangmekar... 24 Gambar 3.6 Satuan Perbukitan Aliran Piroklastik Cipada... 25 Gambar 3.7 Profil lembah Sungai Ci Pada... 26 Gambar 3.8 Profil lembah Sungai Ci Sarua... 26 Gambar 3.9 Kolom korelasi satuan peta geologi gunungapi daerah penelitian... 27 Gambar 3.10 Struktur sedimen di Satuan Breksi Piroklastik Burangrang... 29 Gambar 3.11 Satuan Breksi Piroklastik Burangrang... 29 Gambar 3.12 Singkapan Lava Andesit di Sungai Ci Epen... 31 Gambar 3.13 Singkapan Lava Andesit di Sungai Ci Jeruk... 31 Gambar 3.14 Singkapan Tuf Lapili Burangrang di Sungai Ci Picung... 33 ix
Gambar 3.15 Kontak antara Satuan Lava Andesit dan Satuan Tuf Lapili... 34 Gambar 3.16 Struktur Sedimen di Satuan Breksi Piroklastik Dano dan Tangkubanparahu... 36 Gambar 3.17 Singkapan Satuan Breksi Piroklastik Dano dan Tangkubanparahu... 36 Gambar 3.18 Struktur sedimen yang menunjukan mekanisme pengendapan pada Satuan Breksi Piroklastik Dano dan Tangkubanparahu... 36 Gambar 3.19 Singkapan tuf di Sungai Ci Sarua... 39 Gambar 3.20 Singkapan tuf di Sungai Ci Pada... 39 Gambar 3.21 Determinasi penentuan jenis sesar translasi... 41 Gambar 3.22 Klasifikasi jenis pergeseran relatif dari sesar... 42 Gambar 3.23 Interpretasi Sesar Sadangmekar dari kelurusan punggungan... 43 Gambar 3.24 Bukti penyerta Sesar Sadangmekar... 44 Gambar 3.25 Kekar gerus di Sungai Ci Epen... 45 Gambar 3.26 Sejarah Geologi daerah penelitian... 46 Gambar 4.1 Longsoran di daerah penelitian... 49 Gambar 4.2 Metode pengambilan conto tanah... 50 Gambar 4.3 Model lereng untuk simulasi... 52 Gambar 4.4 Grafik kestabilan lereng dengan kondisi tanpa PGA... 54 Gambar 4.5 Grafik kestabilan lereng dengan kondisi PGA 0,15g... 55 Gambar 4.6 Grafik kestabilan lereng dengan kondisi PGA 0,20g... 56 Gambar 4.7 Model kestabilan lereng dengan pengaruh percepatan gempabumi pada tanah pelapukan tuf lapili... 57 x
DAFTAR TABEL Hal. Tabel 4.1 Hasil simulasi lereng dengan kondisi tanpa PGA... 53 Tabel 4.2 Hasil simulasi lereng dengan kondisi PGA 0,15g... 54 Tabel 4.3 Hasil simulasi lereng dengan kondisi PGA 0,20g... 56 DAFTAR LAMPIRAN Lampiran A Lampiran B Lampiran C Lampiran D Lampiran E Lampiran F Analisis Sayatan Petrografi Analisis Struktur Geologi Klasifikasi Batuan Beku dan Piroklastik dan Mekanisme Pengendapan Piroklastik Hasil Pengujian Laboratorium Hasil Simulasi Kestabilan Lereng Peta-peta xi
xii