PERHITUNGAN KESTABILAN LUBANG BUKAAN PADA TEROWONGAN HEADRACE PLTA SINGKARAK MENGGUNAKAN ANALISIS BALIK TESIS MAGISTER OLEH : RUDY SETYAWAN NIM. 25094040 BIDANG PENGUTAMAAN GEOTEKNIK PROGRAM STUDI TEKNIK SIPIL PROGRAM PASCA SARJANA INSTITUT TEKNOLOGI BANDUNG 1997
ABSTRAK Pada pembangunan suatu struktur bawah tanah seperti halnya terowongan tekan, rumah pembangkit bawah tanah dsb. Pengukuran di lapangan yang dilakukan selama masa konstruksi sangat penting untuk menilai kestabilan dari konstruksi tersebut disamping untuk perbaikan parameter desain. Hal ini disebabkan adanya keterbatasan data masukan yang didapat dari hasil pengujian baik itu di laboratorium maupun di lapangan. Di samping itu tidak mudah untuk melakukan analisis yang tepat terhadap hasil pengujian yang ada. Kondisi ini juga ditemui pada proyek PLTA Singkarak di mana untuk terowongan sepanjang 16,5 km hanya terdapat 4 buah titik bor. Sehingga pengukuran terhadap perpindahan yang terjadi di sepanjang terowongan pada masa konstruksi perlu dilakukan untuk melakukan perbaikan terhadap parameter desain awal. Perbaikan desain awal menggunakan hasil pengukuran di lapangan dapat dilakukan menggunakan analisis balik. Karena dalam melakukan analisis balik akan menggunakan metode elemen hingga yaitu penggunaan program SAP90, maka pertamatama yang harus dilakukan adalah membangun model elemen hingga yang menyerupai kondisi sesungguhnya di lapangan baik itu geometri, karakteristik geomekanik dari material, pembebanan dan juga kondisi batas perpindahan dari model. Pembebanan yang bekerja pada terowongan didasarkan pada basil yang didapat dari pengujian hydraulic fracturing di mana pada kondisi tegangan overburden yang konstan untuk model 1 menggunakan tegangan horisontal maksimum sedangkan model 2 menggunakan tegangan horisuntal minimum. Analisis balik dilakukan dengan cara trial and error yaitu dengan mengubahubah nilai modulus elastisitas sampai didapat perpindahan hasil eksekusi program sama dengan perpindahan hasil pengukuran. Hasil analisis balik menunjukkan nilai modulus elastisitas dan ketebalan zona plastis yang didapat pada kondisi tegangan overburden konstan dipengaruhi oleh besarnya tegangan horisontal yang bekerja. Jika yang bekerja tegangan horisontal maksimum nilai modulus elastisitas yang didapat memiliki kecenderungan berada di atas nilai modulus elastisitas kelas menengah dari batuan yang ada dan zona plastis akan dominan di sisi dinding (sidewall) dari terowongan sebaliknya jika tegangan horisontal minimum yang bekerja nilai modulus elastisitas yang didapat memiliki kecenderungan berada di bawah nilai modulus elastisitas kelas menengah dari batuan yang ada dan zona plastis akan dominan di sisi atas ( crown ) maupun di sisi bawah ( invert) dari terowongan. Nilai modulus elastisitas di sepanjang titik pengamatan ternyata berbedabeda sehingga penggunaan penyangga yang sesuai dapat ditentukan. Berdasarkan perilaku elastis maka sistem penyangga perlu ditambah dari kondisi rock bolt yang hanya setempat menjadi susunan arch building bolting atau dengan menggunakan steel ribs, karena penggunaan rock bolt yang hanya setempat ternyata hanya meningkatkan nilai faktor keamanan sedikit saja.
ABSTRACT During construction of underground structure such as pressure tunnel, power house cavern, etc. Field measurement should be performed during construction phase for monitoring structure stability and updating design parameters. The constrains are found during field and laboratory test. In another hand is difficult to carry a proper analysis for verification a result of field and laboratory test. Such conditions are found at Singkarak HEPP which is only 4 bore holes for 16.5 km stretch of tunnel. Therefore displacement measurements should be performed along the tunnel stretch during the construction for updating the parameter used for initial design. Improving initial design for elaborated field measurement result adopted back analysis method. Provided the used of SAP90 for solving finite element analysis, initial step is establishing physical model for restrain boundary to represent actual field conditions instead of geometry, geomechanic characteristic of the materials, loading and boundary restraint from the model. Loading at tunnel base on result of hydraulic fracturing test where for the model 1 the overburden pressures are constant and the maximum horizontal stress applied, for model 2 the overburden pressures are constant and the minimum horizontal stress applied. Trial and error should be done during back analysis process by adjusting modulus elasticity value until displacement program output similar to the field measurement. The back analysis output showed modulus elasticity value and the plastic zone thickness is defined in constant overburden pressure affected by horizontal stress. In case maximum horizontal stress applied modulus elasticity has a tendency above the middle elasticity value present rock. In case minimum horizontal stress applied modulus elasticity have a tendency below the middle elasticity value present rock. Most of the sidewall will go in plastic zone if maximum horizontal stress applied and most of crown and invert will go in plastic zone if minimum horizontal stress applied. Along the monitoring point modulus elasticity has different value therefore appropriate supporting system should be choose according to actual condition. Considering elasticity behavior supporting system should be modified from local rock bolt to arch building bolting or erected steel ribs, because local rock bolt only improving slightly safety factor value.