11018-10-195958739533(2)
-
Upload
erlangga-tri -
Category
Documents
-
view
219 -
download
0
Transcript of 11018-10-195958739533(2)
-
7/30/2019 11018-10-195958739533(2)
1/10
Program Studi Teknik SipilFakultas Teknik Sipil dan Perencanaan
Universitas Mercu Buana 10MODUL 10
Stabilitas lereng
1. Umum
Kondisi permukaan tanah di bumi sebagian besar memiliki ketinggian ( level) yang
tidak sama. Perbedaan ketinggian ini bisa disebabkan oleh mekanisme alam
maupun oleh rekayasa manusia. Kondisi yang disebabkan oleh mekanisme alam
misalnya gunung, lembah, jurang dan lain-lain. Sedangkan kondisi yang disebabkan
oleh rekayasa manusia biasanya berupa hasil penggalian dan hasil penimbunanuntuk tujuan yang beraneka ragam, misalnya pembuatan bendungan, irigasi, jalan
raya dan lain sebagainya.
Suatu tempat yang terdapat dua permukaan tanah yang memiliki ketinggian yang
berbeda dihubungkan oleh suatu permukaan yang disebut sebagai lereng. Suatu
lereng yang terjadi secara alamiah maupun hasil rekayasa manusia, akan terdapat di
dalamnya gaya-gaya yang bekerja mendorong sehingga tanah yang lebih tinggi akan
cenderung bergerak ke arah bawah. Di sisi lain terdapat pula gaya-gaya dalam
tanah yang menahan atau melawan dorongan gaya-gaya yang bergerak ke bawah.
Kedua gaya ini bila mencapai keseimbangan tertentu maka akan menimbulkan
kestabilan pada kedudukan tanah tersebut.
Dalam keadaan tidak seimbang, dimana gaya yang berfungsi menahan/melawan
lebih kecil dibandingkan dengan gaya-gaya yang mendorong ke bawah, maka akan
terjadi suatu kelongsoran (slide) yaitu keruntuhan dari massa tanah yang terletak di
bawah sebuah lereng. Dalam peristiwa tersebut terjadi pergerakan massa tanah
pada arah ke bawah dan pada arah keluar (outward). Kelongsoran dapat terjadi
dengan berbagai cara, secara perlahan-lahan atau mendadak, dan dengan maupun
tanpa dorongan yang terlihat secara nyata.
Penyebab dari suatu kelongsoran bisa beraneka ragam, pada umumnya karena
penggalian terbuka atau penggalian bagian bawah dari suatu lereng. Namun
Pusat Pengembangan Bahan Ajar - UMB Ir. Desiana Vidayanti MTMEKANIKA TANAH 2
-
7/30/2019 11018-10-195958739533(2)
2/10
demikian, terdapat beberapa kejadian kelongsoran yang disebabkan oleh
bertambahnya tekanan air pori dalam lapisan yang sangat permeabel dan oleh
pengaruh dari guncangan, misalnya gempa yang dapat mengurangi kepadatan tanah
di bawah lereng.
2 Jenis-jenis Longsoran
Kelongsoran lereng bisa terdiri dari berbagai proses dan faktor-faktor yang
memicunya. Misalnya, hal ini bisa dibedakan berdasarkan bentuk dari kelongsoran, jenis
material longsoran dan umur atau tahap perkembangan tanah. Pemahaman terhadap
jenis-jenis gerakan lereng adalah sangat penting karena menentukan metode analisa
kestabilan yang paling tepat dan faktor-faktor apa yang perlu diketahui untuk melakukan
perhitungan.
a. Runtuhan (Falls)
Sejumlah masa tanah yang jatuh terlepas dari lereng yang curam dan tidak ada
gaya yang menahan pada saat geseran dengan material yang berbatasan. Pada
jenis runtuhan bebatuan umumnya terjadi dengan cepat dan hampir tidak didahului
oleh gerakan awal.
b. Pengelupasan (Topples)
Gerakan ini berupa rotasi keluar dari suatu unit massa yang berputar terhadap
suatu titik akibat gaya gravitasi, atau gaya-gaya lain seperti adanya air dalam
rekahan.
Pusat Pengembangan Bahan Ajar - UMB Ir. Desiana Vidayanti MTMEKANIKA TANAH 2
-
7/30/2019 11018-10-195958739533(2)
3/10
c. Longsoran (Slide)
Dalam longsoran, gerakan ini terdiri dari peregangan secara geser dan peralihan
sepanjang suatu bidang atau beberapa bidang gelincir yang dapt nampak secara
visual. Gerakan dapat bersifat progresif yang berarti bahwa keruntuhan geser tidak
terjadi seketika pada seluruh bidang gelincir melainkan merambat dari suatu titik.
Massa yang bergerak menggelincir di atas lapisan batuan/tanah asli dan terjadi
pemisahan (separasi) dari kedudukan semula. Sifat gerakan biasanya lambat
sampai amat lambat.
Gambar Slides (longsoran)
c.1 Longsoran Rotasi
Longsoran Rotasi adalah yang paling sering dijumpai oleh para rekayasawan
sipil. Longsoran jenis rotasi ini dapat terjadi pada batuan maupun pada tanah.
Pada kondisi tanah homogen, longsoran rotasi ini dapat berupa busur lingkaran,
tetapi dalam kenyataan sering dipengaruhi oleh adanya diskontinuitas oleh
adanya sesar, lapisan dan lain-lain. Analisis kestabilan lereng yang
mengasumsi bidang longsoran berupa busur lingkaran dapat menyimpang
bilamana tidak memperhatikan hal ini.
c.2 Longsorang Translasi
Dalam longsoran translasi, suatu massa bergerak sepanjang bidang gelincir
berbentuk bidang rata. Perbedaan terhadap longsoran rotasi dan translasi
Pusat Pengembangan Bahan Ajar - UMB Ir. Desiana Vidayanti MTMEKANIKA TANAH 2
-
7/30/2019 11018-10-195958739533(2)
4/10
merupakan kunci penting dalam penanggulangannya. Gerakan dari longsoran
translasi umumnya dikendalikan oleh permukaan yang lembek. Longsoran
translasi ini dapat bersifat menerus dan luas dan dapat pula dalam blok.
d. Aliran Tanah (Flows)
Jenis gerakan tanah ini tidak dapat dimasukkan ke dalam katagori di atas karena
merupakan fonomena yang berbeda. Pada umumnya jenis gerakan tanah ini terjadi
pada kondisi tanah yang amat sensitif atau sebagai akibat daripada gempa. Bidang
gelincir terjadi karena gangguan mendadak dan gerakan tanah yang terjadi
umumnya bersifat cepat tetapi dapat juga lambat misalnya pada rayapan (creep).
4 Faktor Faktor Penyebab Kelongsoran Lereng
Faktor-faktor penyebab ketidakstabilan lereng menurut Terzaghi (1950) dapat dibagi
dalam dua kelompok utama, yaitu :
4.1 Faktor Pengaruh Luar
Faktor pengaruh luar ini terjadi karena meningkatnya tegangan geser yang bekerja
dalam tanah ( ) sehingga FK < 1 (turun)
1. Tegangan Horisontal turun, kondisi ini sering terjadi bila :
a. Kaki lereng tererosi oleh aliran air sungai atau aliran air hujan
b. Galian
c. Pembongkaran sheetpile atau tembok penahan
2. Peningkatan tegangan vertikal
a. Air hujan tertahan di atas lereng
Pusat Pengembangan Bahan Ajar - UMB Ir. Desiana Vidayanti MTMEKANIKA TANAH 2
-
7/30/2019 11018-10-195958739533(2)
5/10
b. Timbunan deposit halus
c. Timbunan tanah
d. Berat bangunan dan lain-lain
3. Pergerakan Tektonik
Pergerakan tektonik yang timbul dapat merubah keadaan geometri lereng.
Pelandaian lereng berarti memperstabil. Sebaliknya penegakkan lereng
mengurangi kestabilan.
4. Gempa Bumi
Pada waktu terjadi gempa bumi dua buah gelombang merambat naik dari
permukaan batuan ke permukaan tanah. Sebelum mencapai permukaan tanah,
rambatan gelombang melewati berbagai lapisan, sehingga menimbulkanperubahan pada sistim tegangan semula.
4.2 Faktor Pengaruh Dalam
Penurunan kekuatan geser tanah yang sering sekali terjadi pada longsoran tanah
merupakan bagian yang paling sulit diperkirakan secara teliti dan penyebab-
penyebabnya adalah :
1. Kondisi Awal
Faktor-faktor yang dapat menurunkan kekuatan geser tanah dari keadaansemula adalah kondisi, struktur geologi dan geometri lereng.
a. Kondisi dimana material dapat menjadi lemah (weak) bila terjadi
peningkatan kadar air. Hal ini terjadi pada tanah lempung (over
consolidated/OC dan Heavily Over Consolidated/HOC), tanah tuff vulkanik,
shales dan tanah lempung organik.
b. Struktur Geologi dan geometri lereng
(i) Bidang diskontinuitas seperti sesar, bidang perlapisan, joint,
cermin sesar dan brecciaci
(ii) Lapisan yang berada di atas tanah lempung yang lemah
(iii) Lapisan yang terdiri dari permeable seperti pasir dan lapisan
impermeable seperti lempung, berselang seling
2. Pelapukan dan reaksi physicochemical lainnya
a. Hidrasi dan mineral lempung seperti :
Pusat Pengembangan Bahan Ajar - UMB Ir. Desiana Vidayanti MTMEKANIKA TANAH 2
-
7/30/2019 11018-10-195958739533(2)
6/10
Absorbsi air oleh mineral lempung sehingga kadar air meningkat. Hal ini
biasanya diikuti dengan penurunan harga kohesi, contohnya lempung
montmorillont.
b. Penyusutan tanah lempung akibat perubahan temperatur dapat
menimbulkan retakan susut , sehingga kohesi tanah menurun dan memberi
kesempatan air mengalir masuk ke dalamnya.
c. Erosi oleh air pada tanah lempung dispersif menyebabkan terbentuknya
rongga yang menurunkan kekuatan geser tanah.
3. Perubahan berat volume dan tekanan air pori
a. Berat volume yang menjadi jenuh mengurangi tegangan efektif tanah
sehingga dengan sendirinya kekuatan geser berkurang
b. Muka air naik karena air hujan, reservoir dan lainnya.
5 Pengaruh Karakteristik dan Kondisi Tanah terhadap Kelongsoran
5.1 Karakteristik teknis beberapa jenis tanah
(i) Tanah Tak Berkohesi
Kestabilan lereng dari tanah tak berkohesi ( > 0 ; c = 0 ) seperti kerikil,
pasir dan lanau banyak tergantung pada :
a. sudut geser dalam yang dapat diperoleh dari uji laboratorium (triaxial atau
direct shear) atau secara empiris menggunakan hasil uji sondir atau SPT
b. Kelandaian lereng dinyatakan dengan sudut ()c. Berat volume tanah ( )
Dalam perencanaan kestabilan lereng dari tanah tak berkohesi, beberapa sifat
penting yang perlu diperhatikan, yaitu :
a. Tanah berkohesi mudah tererosi oleh limpasan permukaan (surface run off),
sehingga geometri lereng mudah berubah. Pencegahannya dapat dilakukan
dengan pembuatan berm dikombinasikan dengan saluran gendong dan
penanaman rumput yang dapat mengurangi kecepatan aliran air
b. Tanah tak berkohesi yang jenuh air mempunyai potensi tinggi terhadap
bahaya liquefaction
c. Tanah tak berkohesi yang kering mudah mengalami penurunan bila terkena
beban siklik (vibrasi)
d. Bidang longsoran kritis biasanya berbentuk suatu bidang yang dangkal dan
bisa dianalisa menggunakan infinite slope stability analysis
Pusat Pengembangan Bahan Ajar - UMB Ir. Desiana Vidayanti MTMEKANIKA TANAH 2
-
7/30/2019 11018-10-195958739533(2)
7/10
(ii) Tanah berkohesi (tanah lempungan)
Kestabilan lereng dari tanah berkohesi seperti tanah lempungan tergantung
banyak kepada :
a. Kekuatan geser yang dinyatakan dalam dan c atau dan c. Parameter ini
diperoleh dari uji laboratorium
b. Kelandaian lereng yang dinyatakan dengan sudut ()
c. Tinggi Lereng (H)
d. Berat volume tanah ( )
e. Tekanan air pori
(iii) Jenis Tanah yang memberi problema khusus
Terdapat sejumlah jenis tanah di alam bebas yang mempunyai sifat khusus dan
dapat dipengaruhi kestabilan lereng. Jenis-jenis tanah ini adalah :a. Tanah Residual
Tanah residual terjadi di lapangan karena proses pelapukan batu dasar.
Pelapukan tersebut dapat berupa pelapukan fisis, kimia, dan biologis. Sifat-
sifat teknis jenis tanah ini adalah :
- Tidak homogen dalam jarak yang pendek
- Kekuatan geser tergantung pada bidang diskontinuitas dan bidang
perlapisan
-
Penyelidikan tanah untuk menentukan kekuatan gesernya sulit sekalidilakukan di laboratorium, sehingga cara analisa kembali (back analysis)
adalah yang yang paling baik untuk menentukan kekuatan gesernya
- Analisa Kestabilan lereng adalah cara yang baik
b. Tanah lempung expansif
Tanah lempung ekspansif adalah tanah yang mengandung mineral
montmorillont dalam prosesntase tinggi.
- Mudah mengembang karena mengisap air di sekelilingnya
- Kekuatan gesernya dipengaruhi oleh perubahan kadar airnya. Kadar air
tinggi, kohesi turun sampai mendekati no.
- Menekan tanah yang berada di sekitarnya.
c. Tanah kollavial
Tanah kollavial adalah material yang secara geologis terjadi karena
pengendapan masa tanah atau batu yang bergerak turun dari lereng.
Pusat Pengembangan Bahan Ajar - UMB Ir. Desiana Vidayanti MTMEKANIKA TANAH 2
-
7/30/2019 11018-10-195958739533(2)
8/10
Pergerakan ini terutama terjadi karena gravitasi misalnya longsoran atau
creep debris. Sudah jelas bahwa lereng yang terbentuk dari jenis tanah ini
terdiri atas butiran yang bervariasi (tidak homogen), mulai dari lempungan,
lanau sampai pasiran, kerikil dan bongkahan batu dengan diameter > 25 cm.
d. Tanah lempung dispersif (erodible soils)
Kelongsoran yang diakibatkan oleh tanah lempung yang mudah tererosi
(dispersif soils). Biasanya kelongsoran yang ditimbulkan oleh tanah lempung
dispersif sulit sekali dianalisa menggunkan teori konvensional (cara limit
equilibrium), ada kalanya hasilnya sangat meragukan biasanya perlu
dilakukan peninjauan langsung di lapangan dan penyelidikan laboratorium.
Beberapa sifat tanah lempung dispersif (Sherard, dkk, 1976) sebagai berikut :
-Mudah tergerus bila dibandingkan dengan tanah tak berkohesi walaupunmempunyai plastis indeks yang tinggi
- Biasanya tergerus oleh aliran air
- Penyebab utamanya ditentukan oleh jumlah relatif kandungan kation
sodium dibandingkan dengan kation lainnya (kalsium dan magnesium)
- Faktor penyebab lainnya yang mengurangi tanah lempung dispersif adalah
kadar garam yang terkandung dalam air itu sendiri
- Cara identifikasi di laboratorium
-
Kasus longsoran yang diakibatkan oleh tanah lempung dispersif dimulaidengan terlebih dahulu dengan adanya :
retakan di permukaan tanah
retakan dalam tubuh timbunan diakibatkan oleh penurunan yang tidak
merata atau pelaksanaan pemadatan yang kurang baik
Untuk mencegah longsoran yang tersebut di atas, maka dapat dilakukan
tiga pilihan :
Mengganti tanah lempung dispersif dengan tanah lempung lainnya
Menstabilisasi tanah lempung dispersif dengan menggunakan kapur (4% -
6% dari beratnya)
Pemasangan filter (pasir halus + kerikil)
5.2 Kondisi Tanah Kritis terhadap Kelongsoran
1. Stabilitas timbunan tanah di atas tanah fondasi kuat
Pusat Pengembangan Bahan Ajar - UMB Ir. Desiana Vidayanti MTMEKANIKA TANAH 2
-
7/30/2019 11018-10-195958739533(2)
9/10
Timbunan tanah yang berfungsi untuk menahan air seperti tanggul, bendungan
mengalami tiga kondisi kritis :
a. Saat selesai pembangunan (jangka panjang)
Timbunan yang dibangun dengan cepat mengalami hal-hal sebagai berikut :
-Peningkatan tegangan geser
- Peningkatan kekuatan geser, relatif lebih kecil dari tegangan geser
- Peningkatan tekanan air pori yang tergantung pada derajat kejenuhan tanah
timbunan
- Penurunan faktor keamanan yang mencapai harga minimum setelah
timbunan selesai.
b. Kestabilan jangka panjang (long term stability)
Pada saat timbunan diselesaikan, tegangan efektif mulai mengalami
perubahan karena air pori mulai berkesempatan berdissipasi keluar. Hal inidengan sendirinya meningkatkan faktor keamanan (baik pada lereng sebelah
upstream maupun downstream)
Kemudian pengisian air dimulai. Pada tahap ini semula terjadi aliran tidak
tetap (unsteady seepage) yang setelah beberapa saat berubah menjadi aliran
tetap. Faktor keamanan sebelah upstream setelah terjadi aliran tetap
meningkat. Sebaliknya pada lereng sebelah downstream faktor keamanan
menurun terus sampai kondisi kritis tercapai.
c. Kondisi penurunan air secara tiba-tiba (rapid drawdown)Timbunan penahan air adakalanya mengalami penurunan air secara tiba-tiba
setelah mencapai kondisi aliran tetap (steady seepage), keadaan ini
menimbulkan peningkatan tegangan geser sehingga faktor keamanan
mencapai keadaan kritis.
d. Kondisi waktu terjadi gempa bumi
Pada waktu terjadi gempa bumi, maka gaya-gaya inersia yang bekerja pada
setiap elemen timbunan harus ditambahkan, untuk kondisi pada saat-saat
pembangunan selesai, setelah terjadi aliran tetap dan penurunan secara tiba-
tiba sehingga faktor keamanan menurun lagi.
2. Penggalian
Kondisi kritis dari suatu lereng galian biasanya terjadi beberapa saat setelah
penggalian diselesaikan, jadi kestabilan jangka panjang jauh lebih kritis
dibandingkan jangka pendeknya.
Pusat Pengembangan Bahan Ajar - UMB Ir. Desiana Vidayanti MTMEKANIKA TANAH 2
-
7/30/2019 11018-10-195958739533(2)
10/10
3. Lereng Alam
Lereng alam yang sudah diambil untuk berpuluh-puluh tahun dengan garis air
phretis yang sudah seimbang dapat dianalisa dengan tegangan efektif dimana ,
c diperoleh dari uji triaxial
Pusat Pengembangan Bahan Ajar - UMB Ir. Desiana Vidayanti MTMEKANIKA TANAH 2