geomekanik

1

Hirnawan & Zakaria / GEOTEKNIK-D1F322 geomekanik

GEOTEKNIKdan GEOMEKANIKoleh:Prof. Dr. H. R.Febri Hirnawan, Ir.,Zufialdi Zakaria, Ir., MT

1. PENDAHULUAN

Geoteknik merupakan perangkat lunak (ilmu) untuk kepentingan manusia dalam

mencapai keberhasilan pembangunan fisik infrastruktur melalui penyediaan bangunan

(termasuk prasarana transportasi/jalan) yang kuat dan aman dari ancaman kerusakan.

Ruang lingkup kajian dalam geoteknik berhubungan dengan studi: 1) batuan

dan/atau tanah sebagai material bangunan (construction material), 2) massa batuan

(rock mass) yang langsung berkaitan dengan tubuh bangunan, 3) massa batuan yang

tidak langsung berkaitan dengan tubuh bangunan tetapi sebagai penyusun bangunan

alami di lingkungan sekitarnya, misalnya gunung, lereng, tebing, maupun dataran limpah

banjir yang luas, sehingga dapat saja memendam atau berpotensi ancaman bagi

keselamatan bangunan tersebut. Aspek manfaat dari kajian tersebut :

1. Sebagai material bangunan dan atau tanah digunakan untuk mengisi atau menyusun

bangunan. Beberapa contoh berikut diantaranya:

Batu untuk menyusun mansory, beton, dan sebagainya. Tanah untuk menyusun tanggul, landasan jalan raya, danberbagai keperluan urugan lainnya.

2. Sebagai massa batuan yang terkait langsung dengan bangunan. Batuan berfungsi

sebagai landasan atau fundasi ataupun tumpuan bangunan, misalnya:

Massa batuan sebagai tumpuan bendungan, baik dibawah maupun di kiri-kanan tubuh bendungan yangbersangkutan (right and/or left abutment).

Selanjutnya, sebagai massa batuan, batuanpun berfungsi sebagai media tempat

bangunan dibuat, sehingga batuan berfungsi sebagai penyusun bangunan tersebut

termasuk sebagai lingkungan bangunan yang bersangkutan, contoh :

Terowongan yang dibuat menembus massa batuan.

3. Sebagai massa batuan penyusun bangunan alami di lingkungan bangunan, misalnya

lereng rawan longsor, lembah rawan banjir dan sebagainya.

2


Ruanglingkup kajian tersebut pada akhirnya meliputi studi tentang kekuat-

an/kelemahan batuan dan/atau tanah sebagai material bangunan maupun massa batuan

secara luas, sehingga geoteknik perlu didukung oleh ilmu-ilmu penunjangnya, yaitu:

Mekanika tanah, dan Mekanika batuan,Geologi Teknik, Geologi Kebencanaan,Hidrogeologi, danGeologi (yang secara luas membahas genesis batuan,urutan kejadiannya, tektonik dan konfigurasi struktur geo-logi termasuk kegempaan dan bentuk-bentuk bangunanalami yang dikenal sebagai geomorfologi ).

Dalam mempelajari kekuatan maupun kelemahan batuan dan/atau tanah untuk

kepentingan pemenuhan kebutuhan tersebut di atas (dalam konteks dengan bangunan),

studi geoteknik tidak lepas dari kajian genesis batuan, yang lebih meluas lagi kepada

genesis tanah yang berasal dari batuan induknya, dengan lima faktor terkait sbb. : S = f

(R, C, T, O, t), S (soil) dipengaruhi faktor-faktor R (batuan induk), C (iklim), T

(topografi), O (organisme), dan t (waktu), karena terbentuk oleh 5 faktor tersebut.

Dengan diketahui genesis tanah, maka kekuatannya ataupun kelemahannya

makin mudah dipelajari, makin mudah pula diketahui daerah penyebarannya untuk setiap

jenis tanah karena terkait dengan penyebaran batuan induknya, topografinya, iklim

sekitarnya, organisme yang tumbuh/hidup di dalamnya dan sebagainya, sehingga jelas

dapat diketahui penyebaran wilayah tempat berlangsungnya proses pembentukan tiap

jenis tanah yang bersangkutan (perhatikan pelapukan di daerah basah dan kering).

Selanjutnya pada proses pembentukan residual soil, dikenal urutan profil tanah

mulai dari batuan induk yang segar, ke arah atas bertahap lapisan-lapisan yang

berangsur menuju tanah terlapukan kuat dan lengkap, yang kemudian ditutupi tanah

organik, campur humus. Urutan tersebut dari atas ke bawah :

Top soil (organic soil)

Completelly weathered zone

Strongly weathered zone

Moderatelly weathered zone

Partly weathered zone

Fresh rock

3


Selain itu dikenal pula jenis tanah transport (transported soil), berupa aluvium,

kolovium maupun dilivium. Ada juga sand dunes dan sebagainya.

Salah satu ilmu penunjang dalam geoteknik adalah geologi teknik, Geologi

Teknik adalah ilmu yang mempelajari atau mengkaji gejala geologi dari aspek kekuatan

dan/atau kelemahan geologi (a.l. aspek kebencanaan), diaplikasikan untuk kepentingan

pembangunan infrastruktur terutama pada tahap desain dan tahap konstruksi bangunan-

bangunan. Beberapa kajian yang penting untuk geologi teknik, antara lain: Erosi dan

erodibilitas, genesa tanah & faktor-faktor yang mempengaruhi lapukan tanah, profil

pelapukan tanah residu, deskripsi dan klasifikasi tanah, dan peta geologi teknik dan skala

peta (1:5.000 s/d 1:200.000)

Ruanglingkup kajian geologi teknik meliputi kajian terhadap aspek-aspek

keteknikan dari berbagai masalah (sebagai faktor penghambat, a.l. kebencanaan) dan

manfaat (sebagai faktor pendukung) beberapa faktor, antara lain: Batuan / tanah /

material, struktur geologi dan geomorfologi.

Dalam mempelajari aspek kebencanaan geologi, dikenal salah satu jenis

kebencanaan berupa longsor. Faktor-faktor penunjang daerah rawan longsor adalah

litologi (batuan dan lapukannya), tektonik (struktur geologi dan kegempaan),

geomorfologi (terutama aspek kemiringan lereng), vegetasi dan iklim (terutama curah

hujan). Berdasarkan jenisnya, longsoran dapat diklasifikasikan (lihat lampiran)

Dalam mempelajari aspek kekuatan batuan (a.l. Mekanika Batuan), dikenal istilah

RQD rock quality designation yaitu suatu penandaan atau penilaian kualitas batuan

berdasarkan kerapatan kekar. RQD penting untuk digunakan dalam pembobotan massa

batuan (Rock Mass Rating, RMR) dan pembobotan massa lereng (Slope Mass Rating,

SMR). Perhitungan RQD biasa didapat dari perhitungan langsung dari singkapan batuan

yang mengalami retakan-retakan (baik lapisan batuan maupun kekar atau sesar)

berdasarkan rumus Hudson (1979, dalam Djakamihardja & Soebowo, 1996) sbb.:

RQD = 100 (0.1 λλ + 1) e- 0.1 λλ

λλ adalah rasio antara jumlah kekar dengan panjang scan-line (kekar/meter). Makin besar

nilai RQD, maka frekuensi retakannya kecil. Frekuensi retakannya makin banyak, nilai

RQD makin kecil.

4


Jika frekuensi retakan = 20 kekar/meter, maka RQD = 40,60 %




Dalam penilaian massa batuan (Rock Mass Rating, RMR),prosentase RQD diberikan penilaian berikut di tabel sebelah:

RQD (%) Nilai

90 - 100 20

75 - 90 17

50 - 75 13

25 - 50 8

< 25 3

2. KLASIFIKASI GEOMEKANIK

Dalam mempelajari aspek kekuatan batuan (a.l. Mekanika Batuan, Geomekanika

dll.) diperlukan klasifikasi geomekanik. Tujuan klasifikasi geomekanik ini adalah sebagai

alat komunikasi para ahli dalam permasalahan geomekanika selain untuk memperkirakan

sifat-sifat dari massa batuan, dan juga merencanakan atau menilai kemantapan

terowongan maupun lereng.

Klasifikasi Geomekanik (Bieniawski, 1973, 1976, 1984, dalam Setiawan 1990)

didasarkan pada hasil penelitian 49 terowongan di Eropa dan Afrika. Klasifikasi ini

menilai beberapa parameter yang kemudian diberi bobot (rating) dan digunakan dalam

perencanaan terowongan.

Rock Mass Rating (RMR) adalah pembobotan massa batuan. Sistem

pembobotan dapat dilihat pada Tabel klasifikasi geomekanik (Tabel A, B, C, dan D).

Pembobotan adalah jumlah dari nilai bobot parameter pada Tabel A dan B. Pada tabel C

jumlah nilai tersebut dimasukkan ke dalam kelompok yang sesuai dengan pembobotan

masing-masing.

Pada Tabel C, nomer kelas dan pemerian dapat diberikan. Pada Tabel D makna

dan kegunaan tiap-tiap nomer kelas disampaikan di sini. Berdasarkan nilai RMR,

jangkauan atap (span) apat direncanakan, serta keleluasaan waktu yang tersedia agar

terowongan tidak runtuh dapat diperkirakan.

Klasifikasi Geomekanik (Bieniawski, 1973, dalam Djakamihardja & Soebowo,

1996), juga dipakai dalam memperkirakan kestabilan suatu pengupasan lereng massa

batuan. Sama halnya dengan penilaian terowongan, penilaian kestabilan lereng juga

menggunakan data hasil observasi lapangan dan data laboratorium (lihat Tabel)

sehingga dalam pembobotan dapat dilihat nilai RMR. Massa batuan dapat

diklasifikasikan sebagai berikut:

5


Sangat buruk Nilai RMR 0 - 20

Buruk Nilai RMR 21 - 40

Sedang Nilai RMR 41 - 60

Baik Nilai RMR 61 - 80

Sangat Baik Nilai RMR 81 - 100

Slope Mass Rating (SMR), adalah penerapan nilai RMR untuk memperkirakan

sudut kemiringan lereng pengupasan. Romano (1990, dalam Djakamihardja & Soebowo,

1996) mengaitkan nilai RMR dengan faktor penyesuaian dari orientasi kekar tehadap

orientasi lereng serta sistem pengupasan lereng dalam bentung angka rating

(pembobotan), yaitu:

F1 mencerminkan paralelisme antara arah kekar dan arah lerengF2 memperlihatkan kemiringan kekarF3 memperlihatkan hubungan kemiringan kekar dengan kemiringan lerengF4 merupakan penyesuaian untuk metoda pengupasan.

Romano (1990) memberikan nilai SMR dari keempat faktor tersebut sbb.:

SMR = RMR - ( F1 x F2 x F3 ) + F4

Laubscher (1975, dalam Djakamihardja & Soebowo, 1996) membahas hubungan RMR

dan SMR sebagai berikut :

Sudut lereng yang disarankan Untuk nilai RMR(pembobotan massa lereng, SMR) (pembobotan massa batuan) sebesar:

75o 81 - 10065o 61 - 8055o 41 - 6045o 21 - 4035o 00 - 20

Hall (1985, dalam Djakamihardja & Soebowo, 1996) memberikannilai SMR, sbb.:

SMR = 0,65 RMR +25

Orr (1992, dalam Djakamihardja & Soebowo, 1996) membahas hubungan sbb.:

SMR = 35 ln RMR - 71

6


3. KULIAH LAPANGAN PRAKTEK GEOMEKANIK

Kuliah lapangan penunjang geoteknik khususnya kajian geomekanik (metode

Bieniawski) dapat dilakukan di lokasi :

1) Citatah, Rajamandala, Kecamatan Padalarang, Kabupaten Bandung, Jawa Barat.

2) Citoal, Luragung, Kabupaten Kuningan, Jawa Barat.

Tujuan kuliah lapangan ini adalah untuk :

a) Mengetahui, mendeskripsi dan mengklasifikasikan jenis tanah lapukan melalui

deskripsi di lapangan;

b) Mengevaluasi kondisi longsoran bagian lembah di jalan KM 23.

c) Menghitung / menilai kualitas batuan berdasarkan kerapatan kekar.

d) Mengetahui, mendeskripsi dant mengklasifikasikan batuan melalui deskripsi di

lapangan sehingga dapat mencoba menilai RMR dan SMR-nya;

e) Mencoba mengevaluasi bangunan jalan di bawah bukit Citatah yang bertujuan

menilai sampai sejauh mana keamanan ditinjau dari massa batuan, kondisi

diskontinuitas batuan, dan ancaman lingkungan sekitarnya.

Setelah mengikuti kuliah lapangan ini diharapkan mahasiwa dapat menambah

khazanah ilmu pengetahuannya tentang geoteknik antara lain mengetahui kondisi

daerah labil/lemah dengan mengenal aspek kekuatan dan kelemahan geologi,

khususnya kejelasan mengenai jenis-jenis kualitas massa batuan dan hubungannya

dengan kondisi struktur geologi, selain itu mahasiswa dapat mengetahui cara

mendeskripsi tanah di lapangan, mengevaluasi massa batuan dan kestabilan massa

lereng

Peralatan geologi lapangan terdiri atas:

♦ kompas geologi (merk Shunto)

♦ palu geologi

♦ alat tulis

♦ kamera

♦ pita ukur.

7


7. PUSTAKA

Anugrahadi, Afiat, 1993, Tegasan Terbesar Sesar Cimandiri Timur, Kabupaten Bandung,Jawa Barat, Proseding PIT IAGI ke-22, hal. 226-240.

Djakamihardja, A.S., dan Soebowo, E., 1996, Studi kemantapan lereng batuan pada jalurjalan raya Liwa-Krui, Lampung Barat: Suatu pendekatan metoda empiris,Prosiding Seminar Sehari Kemantapan Lereng Pertambangan Indonesia II,Jurusan Teknik Pertambangan, ITB, hal. 153-163

Hirnawan, R.F., 1994, Peran faktor-faktor Penentu Zona berpotensi Longsor di dalamMandala Geologi dan Lingkungan Fisiknya Jawa Barat, Majalah Ilmiah Universi-tas Padjadjaran, No. 2, Vol. 12, hal. 32-42.

Hirnawan, R.F., 1998, Mekanika Tanah, Laboratorium Mekanika Tanah, Jurusan GeologiFMIPA-UNPAD (belum dipublikasikan), 68 hal.

Setiawan, 1990, Informasi Geologi untuk Menilai Kemantapan Terowongan, ProceedingPIT XIX IAGI, bandung 11-13 Desember 1990

Sudjatmiko, 1972, Peta Geologi Bersistem, Lembar Cianjur, Jawa, Pusat Penelitian danPengembangan Geologi, 1 lembar.

Bandung, Juli 2002

Prof. Dr. H.R.F. Hirnawan, Ir.Zufialdi Zakaria, Ir., MT

8


Tabel Klasifikasi longsoran (landslide) oleh Varnes (1978, dalam M.J.Hansen, 1984)yang digunakan oleh Higway Reseach Board Landslide Comitte (1978, dalamSudarsono & Pangular, 1986)

Jenis Material (type of material)

Tanah keteknikan (engineering soils)

Jenis gerakan

(type ofmovement)

Batuan dasar(bedrock) Bebas, butir kasar

(freedom, coarse)Berbutir halus

(predominantly fine)

Jatuhan (falls)Jatuhan batu

(rock fall)Jatuhan bahan rombakan

(debris fall)Jatuhan tanah

(earth fall)

Jungkiran (topple)Jungkiran batu(rock topple)

Jungkiran bahanrombakan

(debris topple)

Jungkiran tanah(earth topple)

Rotasi Satuansedikit(few

units)

Nendatan batu(rock slump)

Nendatan bahanrombakan

(debris slump)

Nendatan tanah(earth slump)

Luncuran bongkah batu (rock block slide)

Luncuran bongkah bahanrombakan (debris block

slide)

Luncuran bongkahtanah (earth block slide)

Gel

incir

an (s

lides

)

Translasi

Satuanbanyak(manyunits)

Luncuran batu(rock slide)

Luncuran bahanrombakan

(debris slide)

Luncuran tanah(earth slide)

Gerak horisontal /bentang lateral

(lateral spreads)

Bentang lateral batu(rock spread)

Bentang lateral bahanrombakan (debris spread)

Bentang lateral tanah(earth spread)

Aliran bahan rombakan(debris flow)

Alran tanah (earth flow)Aliran (flow) Aliran batu / rayapan dalam

(rock flow / deep creep)Rayapan tanah (soil creep)

Majemuk (complex) Gabungan dua atau lebih gerakan (combination two or more movement)

Gambar lokasi kekar-kekar batugamping Formasi Rajamadala di Citatah

9


TUGAS

1. Apa yang disebut dengan genesis tanah? Mengapa batuan mudah lapuk jika terkenaair?

2. Sebutkan dua jenis tipe jenis longsoran yang berkembang di lokasi kuliah lapangan.Faktor apa saja yang mempengaruhi longsor tersebut. Berikan sketsa lokasilongsoran dan jenisnya.

3. Klasifikasikan jenis tanah dari satu lokasi pengamatan di sekitar daerah longsorantersebut. Pada lokasi tersebut, buatlah penampang tanahnya (profil tanah).

4. Jika diketahui sbb:

B A C

Dinding Aatas : Dalam 1 meter terdapat rata-rata 20 kekar

Dinding Abawah : Dalam 1 meter terdapat rata-rata 10 kekar

Dinding B : Dalam 1 meter terdapat rata-rata 4 kekar

Dinding C : Dalam 1 meter terdapat rata-rata 2 kekar

Hitung berapa RQD batugamping Formasi Rajamandala pada daerah kekar rapat(frekuensi retakan banyak) dan kekar renggang (frekuensi retakan sedikit). Apamaknanya bila dikaitkan dengan aspek kelemahan geologi? Apa pula maknanya biladikaitkan dengan struktur geologi yang berkembang di daerah tersebut? BerapaRMR dan SMR dari lokasi tersebut?

5. Berdasarkan pengamatan di lapangan, daerah lokasi kuliah lapangan termasukdalam SGW apa?

Catatan :Tugas dikumpulkan paling lambat satu mingguTugas akan dilibatkan dalam penilaian kuliah Geoteknik keseluruhan.

(Zufialdi Zakaria, Ir., MT)

geomekanik

Documents

Transcript of geomekanik