Prosiding Seminar Nasional Aplikasi Teknologi Prasarana Wilayah X (ATPW),

Surabaya, 05 Agustus 2017, ISSN 2301-6752

83

DESAIN LERENG DI PERUSAHAAN LISTRIK TENAGA

MIKROHIDRO DI CIANJUR, JAWA BARAT

Agita Putri Fadissa1, Budijanto Widjaja1 1 Program Studi Teknik Sipil, Universitas Katolik Parahyangan

Email: widjaja@unpar.ac.id

Abstrak

Lereng merupakan suatu wilayah permukaan bumi yang memiliki kemiringan

tertentu. Lereng yang berada pada kondisi tidak stabil dapat menyebabkan suatu

pergerakan tanah, misal longsoran. Oleh karena itu, analisis kestabilan lereng perlu

dilakukan untuk menghindari dan mengurangi pergerakan tanah yang dapat

menyebabkan bencana alam. Kawasan yang masuk ke dalam lingkup penelitian

adalah PLTM di Cianjur, Jawa Barat.

Salah satu metode yang digunakan dalam analisis kestabilan lereng adalah limit

equilibrium method. Tujuan dari analisis kestabilan lereng menggunakan metode

tersebut adalah untuk mendapatkan besar faktor keamanan suatu lereng

berdasarkan kriteria Mohr-Coulomb. Metode ini menganalisis lereng dengan

membagi bagian lereng yang berpotensi longsor menjadi beberapa irisan. Proses

analisis melalui metode tersebut dibantu oleh penggunaan program Slide.

Hasil penelitian menunjukkan bahwa pada lereng yang relatif terjal dilandaikan.

Kondisi tanah di PLTM ini dikategorikan sebagai lempung-lanau pasiran yang

merupakan lapukan dari breksi. Hasil analisis menggunakan program Slide

menunjukkan besar faktor keamanan tidak melebihi kriteria yang telah ditentukan

sehingga kondisi lereng berada dalam kondisi aman.

Kata kunci: Analisis stabilitas lereng, faktor keamanan, limit equilibrium method

1. Pendahuluan

Bencana alam adalah suatu

peristiwa yang dapat terjadi di mana

saja. Salah satunya adalah bencana

tanah longsor yang kerap kali terjadi di

Indonesia. Tanah longsor merupakan

salah satu peristiwa yang dapat

menyebabkan kerugian seperti,

rusaknya fasilitas umum,

melumpuhkan kegiatan perekonomian

setempat, dan menimbulkan korban

jiwa.

Tanah longsor terjadi dikarenakan

adanya pergerakan massa tanah.

Beberapa faktor yang memengaruhi

pergerakan tanah di kawasan longsoran

adalah kondisi topografi lereng,

kondisi tanah dan bebatuan, jenis tata

lahan, dan jumlah curah hujan. Selain

beberapa faktor tersebut aktivitas

manusia seperti penggunaan lahan

yang berlebihan untuk memenuhi

kebutuhan sarana dan prasarana juga

dapat menyebabkan suatu kawasan

rawan terjadi longsoran.

Mengetahui daerah yang rawan

terhadap longsoran adalah hal yang

penting agar dapat melakukan

pencegahan dan meminimalisir

kerugian. Salah satu kawasan yang

rawan terjadi bencana tanah longsor

adalah kawasan Proyek Pembangkit

Listrik Tenaga Mikrohidro (PLTM) di

Cianjur, Jawa Barat. Sistem kerja

Prosiding Seminar Nasional Aplikasi Teknologi Prasarana Wilayah X (ATPW),

Surabaya, 05 Agustus 2017, ISSN 2301-6752

84

PLTM yang menggunakan tenaga air

sebagai penggeraknya dapat

menyebabkan kawasan tersebut rawan

longsor.

Penelitian ini fokus kepada desain

akhir dari lereng di PLTM di Cianjur,

Jawa Barat sesuai dengan kondisi tanah

setempat dan pembebanan yang ada

pada lereng dengan harapan lereng

akan tetap berada pada kondisi aman

saat berada dalam kondisi jangka

pendek, jangka panjang, maupun saat

terjadi gempa.

Gambar 1 Lokasi PLTM

Cibalapulang

2. Metodologi

Metodologi penelitian yang

digunakan untuk mencapai tujuan

adalah limit equilibrium method..

Limit equilibrium method (LEM)

adalah suatu metode yang

menggunakan prinsip kesetimbangan

gaya. Dalam penggunaannya, metode

ini mengasumsikan bidang longsoran

yang dapat terjadi, adapun dua jenis

bidang kelongsoran yaitu bidang

kelongsoran berbentuk circular dan

bidang kelongsoran berbentuk non-

circular. Proses perhitungan dalam

metode ini adalah membagi bidang

longsoran menjadi beberapa irisan

yang didalamnya terdapat gaya-gaya

dalam seperti momen, gaya normal,

dan gaya geser.

Ada beberapa metode yang dapat

digunakan untuk menyelesaikan

perhitungan yaitu :

a. Metode Fellenius

Metode Fellenius adalah metode yang

digunakan untuk menghitung faktor

keamanan pada lereng dengan

parameter kuat geser yang ada.

Perhitungan dengan metode ini

dilakukan dengan membagi lereng

menjadi beberapa buah segmen. Semua

gaya antar irisan diabaikan dan hanya

memperhitungkan kesetimbangan

momen.

b. Metode Bishop

Metode Bishop bertujuan untuk

menghitung faktor keamanan pada

suatu lereng yang bidang longsornya

diasumsikan berbentuk lingkaran. Pada

metode Bishop, selain

memperhitungkan kesetimbangan

momen, gaya geser yang bekerja pada

setiap irisan juga dimasukkan. Bishop

juga memiliki metode lain yaitu

Simplified Bishop method di mana gaya

geser antar irisan diabaikan tetapi gaya

normal antar irisan diperhitungkan.

c. Metode Janbu

Metode Janbu digunakan untuk

perhitungan stabilitas lereng yang

berbentuk circular dan non-circular.

Dalam metode ini terdapat persamaan

kesetimbangan yang diselesaikan

secara vertikal dan sejajar pada setiap

irisan.

d. Metode Spencer

Metode Spencer mengasumsikan

bahwa terdapat gaya pada sisi antar

Prosiding Seminar Nasional Aplikasi Teknologi Prasarana Wilayah X (ATPW),

Surabaya, 05 Agustus 2017, ISSN 2301-6752

85

irisan yang menimbulkan adanya sudut

terhadap garis horisontal. Gaya-gaya

yang berada diantara irisan bernilai

sama pada saat berada dalam keadaan

setimbang.

Gambar 2 Contoh irisan pada limit

equilibrium method (Kremen A..

2014)

3. Hasil dan Pembahasan

Untuk mendapatkan hasil desain

yang sesuai dengan kondisi kawasan

PLTM di Cianjur maka perlu diketahui

data lapisan tanah dan parameter tanah

berupa kohesi dan sudut geser dalam.

Berdasarkan hasil uji di lapangan

berupa 9 titik pemboran dan

pengambilan contoh tanah, dapat

diketahui bahwa terdapat empat lapisan

tanah yang berada di kawasan tersebut

yaitu lapisan tanah lempung, lanau,

pasir, dan breksi vulkanik.

Tabel 1 menunjukkan data

parameter tanah yang digunakan pada

area yang diteliti. Tinjauan dilakukan

untuk analisis tegangan total dan

tegangan efektif.

Tabel 1. Parameter Tanah

Jenis

Tanah

(t/m3)

sat

(t/m3)

Kohesi,

cu

(kPa)

’

Lempun

g

17,5 17,5 253.2 0 25

Lanau 17 17 153.23 0 28

Pasir 16 16 - 41 -

Breksi 18 18 - 45 -

Pada kawasan lereng di PLTM ini

terdapat sebuah pipa penstock yang

digunakan untuk mengalirkan air dari

headpond ke powerhouse. Pipa

tersebut memiliki diameter luar sebesar

2,7 m dan panjang sekitar 248,7 m.

Dengan data tersebut maka didapat

besar beban pipa yaitu 2816 ton.

Agar pipa dapat beroperasi dengan

lancar maka desain pondasi pipa harus

menyesuaikan dengan kondisi tanah

dan besar pembebanan pipa itu sendiri.

Untuk mengetahui besar daya dukung

izin tanah (Qallowable) digunakan metode

Terzaghi, Meyerhoff, dan Brinch-

Hansen dibantu dengan program

FTGBC (Coduto, 2004). Untuk

penelitian ini digunakan besar Qallowable

yang didapatkan dari metode Terzaghi.

Hasil dari program tersebut

menunjukkan bahwa besar Qallowable

adalah 1128 kPa dengan desain lebar

pondasi sebesar 2,7 m dan kedalaman

pondasi sebesar 0,6 m.

Selain adanya beban dari pipa

penstock, diperlukan tinjauan khusus

untuk kondisi lereng pada saat terjadi

gempa. PLTM ini berada di Jawa Barat

sehingga berdasarkan Peta Zonasi

Gempa Indonesia masuk kedalam zona

A dan memiliki koefisien gempa

sebesar 0,5 g.

Faktor keamanan merupakan salah

satu cara untuk mengetahui apakah

kondisi lereng berada dalam keadaan

stabil atau tidak. Kriteria faktor

keamanan minimum yang digunakan

dalam desain ditunjukkan pada Tabel

2.

Prosiding Seminar Nasional Aplikasi Teknologi Prasarana Wilayah X (ATPW),

Surabaya, 05 Agustus 2017, ISSN 2301-6752

86

Tabel 2. Faktor Keamanan

Analisis Faktor

Keamanan

Total Stress Analysis 1,5

Effective Stress Analysis 1,3

Total Stress Analysis +

Gempa

1,0

Berikut adalah gambar potongan

lapisan lereng yang terdiri tanah

lempung, lanau, pasir, dan breksi

vulkanik dengan kondisi kemiringan

lereng sebesar 11°.

Gambar 3 Kondisi Lereng Awal

a. Total Stress Analysis

Total Stress Analysis (TSA)

merupakan tinjauan kondisi jangka

pendek untuk tanah dalam kondisi

undrained. TSA mengabaikan kondisi

muka air tanah. Parameter tanah yang

digunakan adalah kohesi (cu) untuk

tanah kohesif dan sudut geser dalam ()

untuk tanah nonkohesif (Tabel 1).

Adapun hasil pengujian dari

kondisi TSA dengan menggunakan

program Slide ditunjukkan apda Tabel

3.

Tabel 3 Hasil Pengujian Kondisi Total

Stress Analysis

Metode Faktor Keamanan

Fellenius 3,28

Bishop 3,41

Janbu 2,5

Spencer 3,48

Dari hasil pengujian tersebut

dapat dikatakan bahwa dengan desain

yang telah ditentukan sebelumnya,

lereng berada pada kondisi aman

dengan besar faktor keamanan di atas

1,5.

Gambar 4 Total Stress Analysis

dengan Metode Fellenius

b. Effective Stress Analysis

Effective stress analysis (ESA)

adalah tinjauan kondisi jangka panjang

untuk tanah dalam kondisi drained.

ESA tidak mengabaikan kondisi muka

air tanah dan parameter tanah yang

digunakan adalah c’ dan ’.

Hasil dari pengujian untuk kondisi

ESA dengan menggunakan program

Slide ditunjukkan pada Tabel 4.

Tabel 4 Hasil Pengujian Kondisi Effective

Stress Analysis

Metode Faktor Keamanan

Fellenius 2,01

Bishop 2,72

Janbu 2,09

Spencer 2,71

Dari hasil pengujian tersebut

dapat dikatakan bahwa lereng berada

3.2793.279

941.45 kN/m2

941.45 kN/m2

941.45 kN/m2

941.45 kN/m2

941.45 kN/m2

3.2793.279

Safety Factor

0.000

0.500

1.000

1.500

2.000

2.500

3.000

3.500

4.000

4.500

5.000

5.500

6.000+

500

400

300

9.2038e+006 9.2039e+006 9.204e+006 9.2041e+006 9.2042e+006

Prosiding Seminar Nasional Aplikasi Teknologi Prasarana Wilayah X (ATPW),

Surabaya, 05 Agustus 2017, ISSN 2301-6752

87

pada kondisi aman dengan besar faktor

keamanan lebih tinggi dari 1,3.

Gambar 5 Effective Stress Analysis

dengan Metode Fellenius

c. Total Stress Analysis dan Gempa

Pengujian dalam ini membutuhkan

data berupa parameter tanah berupa

kohesi (cu) dan sudut geser dalam ()

serta besar percepatan gempa (a).

Untuk penelitian digunakan percepatan

gempa sebesar 0,5 g. Adapun hasil

pengujian pada kondisi TSA dengan

beban tambahan berupa gempa adalah

sebagai berikut:

Tabel 5 Hasil Pengujian Kondisi Total

Stress Analysis dan Gempa

Metode Faktor Keamanan

Fellenius 1,52

Bishop 1,71

Janbu 1,37

Spencer 1,67

Dari hasil pengujian tersebut dapat

dikatakan bahwa lereng berada

didalam kondisi aman walaupun

sedang berada dalam kondisi gempa.

Faktor keamanan yang didapatkan

melebihi faktor keamanan minimum

yang telah ditentukan.

Gambar 4 Total Stress Analysis +

Gempa dengan Metode Fellenius

4. Kesimpulan

Dari penelitian ini dapat disimpulkan

bahwa:

• Pada lereng yang relatif terjal,

sering mengalami longsoran

sehingga perlu melandaikan atau

adanya proteksi terhadap

longsoran.

• Pada banyak tempat sering ditemui

bongkah batuan beku yang

merupakan sisa dari pelapukan

batuan gunungapi yang tersebar di

antara massa tanah.

• Berdasarkan hasil dari pengujian

SPT pada pemboran kondisi

geoteknik PLTM cukup stabil dan

memiliki daya dukung tanah yang

baik.

• Hasil analisis kestabilan lereng

menggunakan program Slide

untuk kondisi jangka pendek,

jangka panjang, serta jangka

pendek ditambah kondisi saat

gempa menunjukkan bahwa

kondisi lereng berada dalam

kondisi stabil sesuai dengan desain

2.0152.015

W

W

941.45 kN/m2

941.45 kN/m2

941.45 kN/m2 941.45 kN/m2

941.45 kN/m22.0152.015

Safety Factor

0.000

0.500

1.000

1.500

2.000

2.500

3.000

3.500

4.000

4.500

5.000

5.500

6.000+

600

500

400

300

9.2038e+006 9.2039e+006 9.204e+006 9.2041e+006 9.2042e+006

1.5211.521

941.45 kN/m2

941.45 kN/m2

941.45 kN/m2

941.45 kN/m2

941.45 kN/m2

1.5211.521

0.5

Safety Factor

0.000

0.500

1.000

1.500

2.000

2.500

3.000

3.500

4.000

4.500

5.000

5.500

6.000+

700

600

500

400

300

9.2037e+006 9.2038e+006 9.2039e+006 9.204e+006 9.2041e+006 9.2042e+006 9.2043e+006

Prosiding Seminar Nasional Aplikasi Teknologi Prasarana Wilayah X (ATPW),

Surabaya, 05 Agustus 2017, ISSN 2301-6752

88

dan parameter tanah yang telah

ditentukan.

Daftar Pustaka

1. Abramson, L.W., Boyce, G.M.,

Lee, T.S., dan Sharma S.,1996,

“Slope Stability and Stabilization

Methods”, USA: John Wiley &

Sons, Inc.

2. Herman, D.J.G. dan Liong, G.T.,

2012, “Analisa Kestabilan

Lereng FEM vs LEM”, Online,

(indogeotek.com, diakses 3

Februari 2017).

3. Kremen, A.,2014, “Landfill

Engineering and Design”, Online,

www.cornerstoneeg.com, diakses

27 Mei 2017