25 Juni 2012 ANALISA KESTABILAN LERENG GALIAN AKIBAT GETARAN DINAMIS PADA DAERAH PERTAMBANGAN KAPUR TERBUKA DENGAN BERBAGAI VARIASI PEMBASAHAN PENGERINGAN. (LOKASI: DESA GOSARI KABUPATEN GRESIK, JAWA TIMUR) Oleh : Fandy Agus M (3106 100 118) Pembimbing : DR. Ir. Ria Asih Aryani Soemitro, M.Eng Trihanyndio Rendy Satrya, ST. MT
Kata Kunci Kestabilan lereng Pertambangan kapur terbuka Getaran dinamis Angka keamanan Kabupaten Gresik Pembasahan-pengeringan
PENDAHULUAN Latar Belakang Perumusan Masalah Batasan Masalah Tujuan Manfaat
Latar Belakang Tambang Kapur di desa Gosari Gresik Perlunya Pengetahuan Desain Kestabilan Lereng Desain Geometrik Galian diharapkan dapat memberi kondisi optimum dalam hal keamanan kegiatan tambang dan Pengembalian modal investor
Perumusan Masalah 1. Bagaimana pengaruh pembasahan dan pengeringan terhadap perubahan parameter sifat fisik batuan yang antara lain: kadar air (w), angka pori (e), dan derajat kejenuhan (S r ) pada kondisi kadar air awal (initial) lapangan. 2. Bagaimana pengaruh pembasahan dan pengeringan batuan terhadap perubahan tegangan air pori negatif, sifat mekanis, sifat kimiawi, dan sifat dinamis pada kondisi kadar air awal (initial) lapangan. 3. Bagaimana pengaruh akibat adanya beban dinamis kendaraan pertambangan yang dimodelkan dengan bantuan program Plaxis terhadap kestabilan lereng galian. 4. Bagaimana pengaruh adanya kegempaan terhadap kestabilan lereng penambangan kapur terbuka yang dimodelkan dengan bantuan program Plaxis.
Tujuan Untuk mengetahui pengaruh pembasahan dan pengeringan terhadap parameter sifat fisik batuan yang antara lain : kadar air (w), angka pori (e), derajat kejenuhan (S r ) pada kondisi kadar air awal (initial) lapangan. Untuk mengetahui pengaruh pembasahan dan pengeringan batuan terhadap perubahan tegangan air pori negatif (suction), sifat mekanis, sifat kimiawi, dan sifat dinamis pada kondisi kadar air awal (initial) lapangan. Untuk mengetahui angka keamanan (safety factor) terhadap kestabilan lereng galian akibat adanya aktivitas kendaraan berat pertambangan yang telah dimodelkan dengan program Plaxis. Untuk mengetahui angka keamanan (safety factor) terhadap kestabilan lereng di penambangan kapur terbuka akibat adanya aktifitas kegempaan yang telah dimodelkan dengan program Plaxis.
Manfaat Dapat diaplikasikan dalam melakukan pemantauan dan evaluasi kondisi kestabilan lereng yang selama ini dilaksanakan dan sehingga kelongsoran lereng di penambangan terbuka batu kapur akibat getaran dinamis dapat dihindari.
METODOLOGI Persiapan Sampel Batuan Pengujian Laboratorium Analisa Hasil Pengujian Laboratorium
Mulai Persiapan Penelitian : Kajian pustaka Kajian penelitian terdahulu Lokasi Penelitian : Kab. Gresik Jawa Timur Benda uji batuan diambil sampai kedalaman 15 m. Benda uji dengan kondisi tidak terganggu. Penelitian Laboratorium: Identifikasi parameter sifat fisik (Kadar air, Konsistensi batuan, Keausan batuan dan Volumetri-gravimetri); parameter kuat geser (kohesi dan sudut geser batuan); kandungan kimiawi batuan (unsur dan senyawa oksida). Benda uji sampai kedalaman -1 s/d -2 m Benda uji sampai kedalaman -3 s/d -15 m A B
C Input data kedalam program PLAXIS dengan parameter berupa berat volume, kohesi, young s modulus, poisson ratio, sudut geser dalam, modulus geser dan beban dinamis yang dimodelkan Variasi permodelan antara lain: Sudut kemiringan galian. Tinggi galian. Beban dinamis kendaraan. Zona gempa. Analisa : Perilaku batuan (fisik, mekanis, dan dinamik) dari seluruh variasi pembasahan-pengeringan. Menentukan angka keamanan daripada lereng-lereng galian akibat adanya beban dinamis kendaraan dan gempa untuk seluruh variasi pembasahan-pengeringan. Penyusunan laporan. Kesimpulan SELESAI
Persiapan Sampel Batuan Pengambilan Benda uji kedalaman _1m sampi -15m Ukuran balok (10 x 8 x 25) cm Tiap kedalaman diambil 10 balok Benda Uji Dicetak berbentuk silinder dengan diameter 40 mm Setelah dicetak Disimpan dalam plastik Agar kondisi awal Tidak terganggu
Pengujian Laboratorium Uji Sifat Fisik Batuan Uji Sifat Mekanik Batuan 1. Unconfined Compression Test 2. Point Load Test Uji Sifat Dinamis Batuan (Bender Element Test) Uji Tegangan Air Pori Negatif (Dengan Metode Kertas Filter Tipe Whatman No.42)
Unconfined Compression Test
Point Load Test
Bender Element Test
Uji Tegangan Air Pori Negatif (Dengan Metode Kertas Filter Tipe Whatman No.42)
HASIL PENGUJIAN
Hasil Pengujian Point Load Test Gambar 4.38. Grafik Point Load Strength Index Pada Kedalaman -1m Kondisi Pembasahan. Gambar 4.39. Grafik Point Load Strength Index Pada Kedalaman - 2m Kondisi Pembasahan. (Sumber: Hasil Penelitian)
Hasil Pengujian Point Load Test Gambar 4.56. Grafik Point Load Strnght Index Pada Kedalaman -1m Kondisi Pengeringan. Gambar 4.57. Grafik Point Load Strnght Index Pada Kedalaman -2m Kondisi Pengeringan.
Hasil Pengujian Bender Element Test Gambar 4.40. Grafik Modulus Geser Maksimum pada kedalaman -1m kondisi pembasahan. Gambar 4.41. Grafik Modulus Geser Maksimum pada kedalaman -2m kondisi pembasahan.
Hasil Pengujian Bender Element Test Gambar 4.58. Grafik Modulus Geser Maksimum pada kedalaman -1m kondisi pengeringan. Gambar 4.59. Grafik Modulus Geser Maksimum pada kedalaman -2m kondisi pengeringan.
Uji Tegangan Air Pori Negatif Gambar 4.42. Grafik Teg. Air Pori Negatif pada kedalaman -1m kondisi pembasahan. Gambar 4.43. Grafik Teg. Air Pori Negatif pada kedalaman -2m kondisi pembasahan.
Uji Tegangan Air Pori Negatif Gambar 4.60. Grafik Teg. Air Pori Negatif Pada Pedalaman -1m Kondisi Pengeringan. Gambar 4.61. Grafik Teg. Air Pori Negatif Pada Kedalaman -2m Kondisi Pengeringan.
ANALISA KESTABILAN LERENG
Dimensi galian pertambangan adalah 100 m x 100 m Variasi Kemiringan galian, (30 0, 50 0, 70 0, 90 0 ) Variasi Ketinggian galian, H (5m, 15m, 20m, 25m, 30m, 35m, 40m, 45m) Variasi jarak antara bibir galian dengan beban kendaraan adalah 3 meter dan 1 meter Variasi elevasi muka air genangan (setiap 5 meter dibawah galian dan tanpa air genangan) Beban kendaraan kondisi dengan muatan diasumsikan sebesar 12,32 t Beban dinamis gempa adalah setara dengan percepatan zona gempa 3 Jenis tanah dasar (batuan) yang direncanakan parameter batuannya adalah sebagai berikut
Input Parameter Program PLAXIS
Hasil Analisa Tabel 5.1. Angka Keamanan (SF) Stabilitas Galian Pertambangan akibat Beban Dinamis Kendaraan Kondisi Bermuatan Penuh,dengan jarak Kendaraan dari Galian 1 meter untuk Berbagai Variasi Tinggi (H) dan Sudut Galian ( ) Tinggi galian Sudut kemiringan galian, α ( ) (m) 30 50 70 90 5 2.78 2.57 1.2 0.85 10 1.72 1.49 1.17 0.75 15 1.34 1.13 0.87 0.74 20 1.24 1.12 0.85 0.7 25 1.05 1.05 0.84 0.61 30 0.91 0.88 0.79 0.59 35 0.85 0.87 0.77 0.57 40 0.79 0.77 0.76 0.55 45 0.73 0.74 0.72 0.53 (Sumber : Hasil Analisa Plaxis) Ket : bagian berwarna merah adalah kondisi geometrik galian yang dihindari
Tabel 5.2. Angka Keamanan (SF) Stabilitas Galian Pertambangan akibat Beban Dinamis Kendaraan Kondisi Bermuatan Penuh,dengan jarak Kendaraan dari Galian 2 meter untuk Berbagai Variasi Tinggi (H) dan Sudut Galian ( ) Tinggi galian Sudut kemiringan galian, α ( ) (m) 30 50 70 90 5 2.78 2.57 1.54 0.87 10 1.72 1.5 1.18 0.77 15 1.34 1.13 0.88 0.75 20 1.24 1.12 0.85 0.71 25 1.06 1.05 0.84 0.61 30 0.92 0.88 0.8 0.6 35 0.85 0.87 0.78 0.59 40 0.78 0.78 0.77 0.55 45 0.74 0.74 0.72 0.53 (Sumber : Hasil Analisa Plaxis) Ket : bagian berwarna merah adalah kondisi geometrik galian yang dihindari
Tabel 5.3. Angka Keamanan (SF) Stabilitas Galian Pertambangan akibat Beban Dinamis Kendaraan Kondisi Bermuatan Penuh,dengan jarak Kendaraan dari Galian 3 meter untuk Berbagai Variasi Tinggi (H) dan Sudut Galian ( ) Tinggi galian Sudut kemiringan galian, α ( ) (m) 30 50 70 90 5 2.81 2.58 1.73 1.11 10 1.72 1.5 1.19 0.84 15 1.34 1.13 0.89 0.79 20 1.24 1.12 0.87 0.77 25 1.05 1.06 0.86 0.76 30 0.92 0.89 0.82 0.72 35 0.86 0.88 0.79 0.61 40 0.79 0.77 0.76 0.57 45 0.75 0.74 0.73 0.55 (Sumber : Hasil Analisa Plaxis) Ket : bagian berwarna merah adalah kondisi geometrik galian yang dihindari
Tabel 5.4. Angka Keamanan (SF) Stabilitas Galian Pertambangan akibat Beban Dinamis Kendaraan Kondisi Bermuatan Penuh,dengan jarak Kendaraan dari Galian 3 meter untuk Berbagai Variasi Tinggi (H) dan Sudut Galian ( ) kondisi seat setelah terjadi hujan Tinggi galian Sudut kemiringan galian, α ( ) (m) 30 50 70 90 5 2.68 2.55 1.19 0.77 10 1.64 1.45 1.15 0.72 15 1.29 1.1 0.87 0.65 20 1.15 1.12 0.86 0.6 25 0.97 0.95 0.85 0.58 30 0.85 0.83 0.82 0.57 35 0.79 0.77 0.76 0.55 40 0.73 0.72 0.71 0.54 45 0.67 0.65 0.64 0.53 (Sumber : Hasil Analisa Plaxis) Ket : bagian berwarna merah adalah kondisi geometrik galian yang dihindari
Gambar 5.2. Kurva Hubungan Kedalaman dengan Total Stress pada α = 50 (Asumsi permodelan = beban kendaraan sebesar 12.32 ton, jarak kendaraan dari tepi galian adalah 1 meter, kondisi setelah terjadi hujan, dan adanya faktor kegempaan wilayah sekitar).
Gambar 5.3. Kurva Hubungan Kedalaman dengan Total Stress pada α = 90 (Asumsi permodelan = beban kendaraan sebesar 12.32 ton, jarak kendaraan dari tepi galian adalah 1 meter, kondisi setelah terjadi hujan, dan adanya faktor kegempaan wilayah sekitar).
KESIMPULAN DAN SARAN
KESIMPULAN Dari Hasil Pengujian Karakteristik Fisis Batuan Pengaruh proses pembasahan dan pengeringan tidak berpengaruh signifikan terhadap parameter fisik batuan, hal ini terlihat pada besarnya perubahan angka pori untuk batuan kedalaman -1m berkisar antara 0,67 pada kondisi inisialnya dan 0,658 pada kondisi kering 100% dan 0,57 pada kondisi pembasahan 100%.
KESIMPULAN Dari Hasil Pengujian Karakteristik Mekanis Batuan (Point load test) Indeks point load Pengaruh proses pembasahan dan pengeringan cukup berpengaruh signifikan terhadap karakteristik mekanis batuan, hal ini terlihat pada Gambar 4.27 bahwa tingkat kelandaian garisnya sangat curam yang artinya perubahannya sangat besar sekali.
KESIMPULAN Dari Hasil Pengujian Bender Element Dari hasil pengujian Bender Element (Gambar 4.40, Gambar 4.41, Gambar 4.58 dan Gambar 4.59) dengan menggunakan alat Dutta, dapat disimpulkan bahwa Tidak terjadi perubahan Modulus geser maksimum dengan konstan.
KESIMPULAN Dari Hasil Pengujian Tegangan Air Pori Negatif (Suction test) Dari hasil pengujian tegangan air pori negatif batuan (Gambar 4.42, Gambar 4.43, Gambar 4.60 dan Gambar 4.60) dengan menggunakan kertas Whatman no.40, dapat disimpulkan bahwa Pengaruh proses pembasahan dan pengeringan mengalami peningkatan tegangan air pori negatif dari kondisi inisial sebesar 7,204 kpa hingga kondisi kering 100% sebesar 73.720,750 kpa.
KESIMPULAN Dari Hasil Pemodelan Numerik Stabilitas Galian akibat Beban Statis dan Dinamis Kendaraan dengan Menggunakan Program Bantu Plaxis (Tabel 5.2 dan Tabel 5.5) Stabilitas galian dikatakan aman apabila nilai SF-nya 1.00, apabila SF < 1.00 maka kondisi stabilitas galian dapat dikatakan dalam kondisi bahaya terhadap kelongsoran. stabilitas ketinggian galian H = 10 m dapat dicapai apabila sudut kemiringan dinding galian ( ) max. 70 ; stabilitas ketinggian galian H = 20 m dapat dicapai apabila sudut kemiringan dinding galian ( ) max. 50 dan 30 ; untuk ketinggian galian H 30 m, kondisi stabilitas tidak dapat dicapai walaupun dengan sudut kemiringan ( ) 30 sampai dengan 90.
KESIMPULAN Dari Hasil Pemodelan Numerik Stabilitas Galian akibat Kombinasi Beban Dinamis Kendaraan dan Beban Dinamis Gempa dengan Menggunakan Program Bantu Plaxis Dari Gambar 5.2 dan Gambar 5.3 dapat disimpulkan bahwa tidak terjadi keruntuhan galian penambangan (untuk H = 5 m sampai H = 20 m dan = 30 s/d = 70 ) pada saat terjadi gempa. Hal ini ditunjukkan dari harga tegangan kapasitas (stress capacity) yang nilainya jauh lebih kecil daripada tegangan yang terjadi (compressio stress, σ 1 ).
SARAN Mengatur kembali tinggi galian tambang dan sudut kemiringannya. Mengatur kembali beban kendaraan dan muatannya yang sering kali overload. Tidak memberhentikan atau parkir kendaraankendaraan tambang di daerah tepi galian.
TERIMA KASIH