Prinsip Desain Lereng BatuanDesain pemotongan batu melibatkan pengumpulan data geoteknik, penggunaan metode desain yang sesuai, dan penerapan metode penggalian serta langkah-langkah stabilisasi / perlindungan yang cocok untuk kondisi lokasi tertentu. Dalam rangka untuk mengatasi semua masalah ini, maka dibagi menjadi tiga bagian yang berbeda yang mencakup masing-masing data desain, metode desain dan prosedur penggalian / penyangga. Rincian topik utama yang dibahas dalam setiap bagian adalah sebagai berikut:1. Data Desaina. Data geologi yang mana struktur geologi biasanya yang paling penting. Informasi ini mencakup orientasi diskontinuitas dan karakteristiknya seperti panjang, jarak, kekasaran dan pengisian kembali.b. Kuat batuan dengan parameter yang paling penting menjadi kekuatan geser permukaan diskontinuitas atau massa batuan, dan pada tingkat lebih rendah kuat tekan batuan utuh.c. Kondisi air tanah terdiri dari kemungkinan muka air tanah pada lereng, dan prosedur untuk penyaliran lereng, jika perlu.2. Metode DesainMetode desain untuk lereng batuan dibagi ke dalam dua kelompok, analisis kesetimbangan batas dan dan analisis numerik. Analisis kesetimbangan batas menghitung faktor keamanan lereng dan prosedur yang digunakan berbeda untuk plane, wedge, circular dan longosran toppling ; tipe longsoran didefinisikan oleh geologi lereng. Analisis numerik memeriksa tegangan dan regangan yang berkembang di lereng, dan stabilitas dinilai dengan membandingkan tegangan di lereng dengan kekuatan batuan.3. Penggalian dan stabilisasia. Masalah peledakan relevan dengan stabilitas lereng termasuk peledakan produksi, peledakan kontrol di final faces, dan kontrol kerusakan di daerah perkotaan dari getaran tanah, flyrock dan kebisingan.b. Metode stabilisasi meliputi penguatan rock dengan rock anchors and dowels, pemindahan batuan yang melibatkan skala dan trim blasting, dan tindakan perlindungan runtuhan yang terdiri dari paritan, pagar dan pemindahan material.c. Pemantauan gerakan lereng seringkali merupakan bagian penting dari manajemen lereng di tambang terbuka. Metode pemantauan permukaan dan bawah permukaan dibahas, serta interpretasi data.d. Penerapan sipil dan pertambangan yang menggambarkan contoh desain lereng, termasuk metode stabilisasi dan program pemantauan gerakan.(Wyllie and Mah, hal 2-3)

Gambar : Influence of geological conditions on stability of rock cuts: (a) potentially unstablediscontinuities daylight in face; (b) stable slopeface excavated parallel to discontinuities; (c) stable slopediscontinuities dip into face; (d) toppling failure of thin beds dipping steeply into face; (e) weathering of shale beds undercuts strong sandstone beds to form overhangs; (f) potentially shallow circular failure in closely fractured, weak rock.(Wyllie and Mah, hal 6)

Gambar : Typical open pit slope geometry showing relationship between overall slope angle, inter-ramp angle and bench geometry(Wyllie and Mah, hal 7)

Gambar : Definisi fitur longsor: bagian atas, rencana longsor khas di mana garis putus-putus menunjukkan jejak permukaan pecah di permukaan tanah asli; bagian bawah, bagian di mana area polos menunjukkan tanah terganggu dan area dengan arsir titik menunjukkan tingkat materi pengungsi. Angka merujuk dimensi didefinisikan dalam Tabel 1.1 (Komisi IAEG di Tanah longsor, 1990).(Wyllie and Mah, hal 28)

Gambar : Definisi dimensi longsor: bagian atas, rencana longsor khas di mana garis putus-putus adalah jejak permukaan pecah di permukaan tanah asli; bagian bawah, bagian di mana area polos menunjukkan tanah terganggu, area dengan arsir titik menunjukkan tingkat bahan pengungsi, dan garis terputus adalah permukaan tanah asli. Angka merujuk dimensi didefinisikan dalam Tabel 1.2 (Komisi IAEG di Tanah longsor, 1990).(Wyllie and Mah, hal 28)

Tabel : Definisi bagian longsoran (Tabel 1.1 Komisi IAEG di Tanah longsor, 1990)

LerengLereng adalah permukaan bumi yang membentuk sudut kemiringan tertentu dengan bidang horizontal. Lereng dapat terbentuk secara alami maupun buatan manusia. Ada tiga macam lereng yang perlu mendapat perhatian geoteknik, yaitu :1. Lereng alam, yaitu lereng yang terbentuk akibat kegiatan alam, seperti erosi, gerakan tektonik dan sebagainya.2. Lereng yang dibuat manusia, akibat penggalian atau pemotongan pada tanah asli.3. Lereng timbunan tanah, seperti urugan untuk jalan raya atau bendungan tanah.Kelongsoran dapat terjadi pada setiap macam lereng, akibat berat tanah sendiri, ditambah dengan pengaruhyang besar dari rembesan air tanah, serta gaya lain dari luar lereng.

Gambar : Beberapa macam tanah longsorFaktor yang menentukan kedalaman suatu longsran adalah jenis tanah serta keadaan rembesan air dalam lereng. Pada tanah lunak, kelongsoran biasanya termasuk golongan dalam, sedangkan pada tanah keras kelongsoran biasanya dangkal. Makin tinggi tegangan air pori pada lereng berarti makin dalam kelongsorannya.(Wesley, 2012, hal 461-462)

Pengaruh pada Kemantapan LerengFaktor yang paling sering menjadi pemicu kelongsoran lereng adalah hujan, terutama pada lereng yang terdiri atas tanah.Hujan dapat menyebabkan naiknya tekanan air pori di dalam lereng, termasuk juga naiknya muka air tanah. Hal ini akan mengurangi kekuatan geser tanah. Terlihat pada gambar berikut bahwa pengaruh musim dan badai hujan terhadap tegangan air pori dapat dimasukkan dalam tiga golongan :1. Responsif terhadap perubahan musim maupun badai hujan. Ini biasanya terjadi pada tanah dangkal.2. Responsif terhadap perubahan musim, tetapi tidak terhadap badai hujan. Karena lamanya badai hujan lebih singkat daripada suatu musim, maka pengaruhnya terbatas pada kedalaman yang lebih dangkal daripada pengaruh musim.3. Tidak ada pengaruh sama sekali, baik dari musim maupun dari badai hujan.

Gambar : pengaruh iklim pada tegangan air pori di dalam lereng lempung(Wesley, 2012, hal 496-497)Kemiringan lereng yang terjal juga merupakan faktor lain yang dapat menyebabkan terjadinya pergerakan tanah. Pada kondisi dimana partikel yang lepas dan tidak terganggu membentuk kemiringan yang stabil, sudut kemiringannya maksimum dimana material penyusunnya tetap stabil disebut angle of repose. Besar angle of repose bergantung pada ukuran dan bentuk partikel penyusunnya, besar sudut lereng bervariasi dari 25o sampai 40o. Semakin besar dan menyudut partikelnya, semakin besar pula sudut kemiringan stabilnya. Jika kemiringan bertambah, rombakan batuan akan menstabilkan kedudukannya dengan meluncur ke bawah. Kegiatan manusia juga dapat meyebabkan kemiringan lereng menjadi semakin besar sehingga dapat mengakibatkan terjadinya perpindahan massa.(Hasibuan, 2012, bab 2 hal 9)

Konsep Kemantapan dan Mekanisme KeruntuhanKestabilan lereng merupakan salah satu permasalahan yang sering dihadapi dalam pekerjaan rekayasa konstruksi pertambangan. Gangguan terhadap kestabilan lereng dapat mengganggu keselamatan kerja, kerusakan lingkungan, kerusakan alat penambangan, mengurangi intensitas produksi, dan mengganggu kelancaran pelaksanaan penambangan. Oleh karena itu, analisa kestabilan lereng sangat diperlukan dalam mencegah terjadinya gangguan akibat bahaya longsor tersebut. Pada setiap keadaan, sebagian tanah cenderung runtuh akibat pergeseran pada suatu bidang di dalam tanah. Permukaan ini disebut bidang gelincir atau bidang keruntuhan. Ada keadaan dimana bidang keruntuhan lurus atau mendekati lurus, tetapi umumnya berbentuk seperti kurva walaupun bentuk sebenarnya belum pasti. Cara keruntuhan keadaan di atas disebut mekanisme keruntuhan.Analisis mekanisme keruntuhan ini pada dasarnya adalah sebuah perhitungan keseimbangan statis dan membutuhkan dua langkah utama berikut ini :1. Penentuan mekanisme keruntuhan yang paling mungkin terjadi. Pada beberapa hal, mekanisme keruntuhan yang tepat mungkin sudah juelas, atau bentuknya ditentukan oleh pertimbangan teoritis.2. Analisis pada massa tanah yang terlibat dalam mekanisme keruntuhan. Ini merupakan persoalan keseimbangan statis yang meliputi berat tanah, kuat geser tanah pada bidang keruntuhan dan gaya luar. Rembesan dan tekanan air pori termasuk dalam analisis sebagai faktor yang memengaruhi kuat geser tanah.(Wesley, 2012, hal 331-332)Gaya yang menyebabkan ketidak-mantapan (gaya penggerak) dalam hal ini adalah berat tanah itu sendiri dan gaya penahan berasal dari kuat geser tanah, sedangkan gaya luar biasanya tidak ada. Pola keruntuhan yang akan terjadi tidak pasti dan tidak dapat ditentukan sebelum melakukan analisa. Untuk lereng dengan tanah yang seragam, keruntuhan umumnya terjadi pada bidang yang mendekati busur lingkaran, seperti diperlihatkan pada gambar berikut.

Gambar : mekanisme keruntuhan pada lereng(Wesley, 2012, hal 334)Tujuan dari analisis kestabilan lereng tambang adalah sebagai berikut : Untuk menentukan kondisi kestabilan dan tingkat kerawaran suatu lereng. Memperkirakan bentuk keruntuhan kritis yang mungkin terjadi. Menganalisis penyebab terjadinya longsoran. Mempelajari pengaruh gaya-gaya luar pada kestabilan lereng Merancang suatu desain lereng galian atau timbunan yang optimal dan memenuhi kriteria keamanan dan kelayakan ekonomis. Memperkirakan kestabilan lereng, selama konstruksi dilakukan maupun dalam jangka waktu yang panjang. Merupakan dasar bagi rancangan ulang lereng setelah mengalami longsoran. Menentukan metode perkuatan atau perbaikan lereng yang sesuai.

LandslidesKestabilan lereng batuan banyak dikaitkan dengan tingkat pelapukan dan struktur geologi yang hadir pada massa batuan tersebut, seperti sesar, kekar, lipatan, dan bidang perlapisan. Struktur-struktur tersebut, selain lipatan, selanjutnya disebut sebagai bidang lemaj. Disamping struktur geologi, kehadiran air dan karakteristik fisik-mekanik juga dapat mempengaruhi kestabilan lereng.Landslides / longsor menurut Cruden dan Varnes (1992) dinyatakan sebagai suatu pergerakan massa tanah ke bawah lereng yang terjadi di atas suatu bidang gelincir atau relatif terhadap zona regangan geser (shear strength) intensif.(Hasibuan, 2012, bab 2 hal 8) Ada beberapa jenis longsoran yang umum dijumpai di tambang terbuka (Hoek and Bray, 1981), yaitu : Longsoran bidang (plane failure) Longsoran baji (wedge failure) Longsoran guling (toppling failure) Longsoran busur (circular failure)

Longsoran BidangLongsoran bidang merupakan suatu longsoran batuan yang terjadi di sepanjang bidang luncur yang dianggap rata. Bidang luncur tersebut dapat berupa rekahan, sesar, maupun bidang perlapisan batuan. Longsoran jenis ini akan terjadi jika kondisi dibawah ini terpenuhi : Jurus (strike) bidang luncur mendekati pararel terhadap jurus bidang permukaan lereng. Kemiringan bidang luncur harus lebih kecil daripada kemiringan bidang permukaan lereng. Kemiringan bidang luncur lebih besar daripada sudut geser dalam. Terdapat bidang bebas yang merupakan batas lateral dari massa batuan atau tanah yang longsor.

Gambar : Longsoran bodang

a