Konferensi Nasional Teknik Sipil 4 (KoNTekS 4)

Sanur-Bali, 2-3 Juni 2010

Universitas Udayana – Universitas Pelita Harapan Jakarta – Universitas Atma Jaya Yogyakarta G - 97

KAJIAN KARAKTERISTIK JENIS TANAH BERPOTENSI LIKUIFAKSI AKIBAT

GEMPA DI INDONESIA

Anastasia Sri Lestari

Program Studi Teknik Sipil, Universitas Katolik Parahyangan Bandung, Jl.Ciumbuleuit 94Bandung

Email: unpargeo@yahoo.co.id

ABSTRAK

Indonesia terletak pada tiga lempeng besar yang masing-masing lempeng selalu bergerak dengan

kecepatan tertentu dan akan terjadi tumbukan sewaktu-waktu yang merupakan fenomena gempa .

Peristiwa liquifaksi merupakan salah satu kejadian akibat gempa yang sering terjadi didaerah

pesisir pantai dengan muka air tinggi dan merupakan tanah pasiran dengan kepadatan lepas /sedang.

Pada saat terjadi gempa, daerah pesisir tekanan air pori tanah akan meningkat sehingga kontak antar

partikel tanah akan menurun dan menyebabkan kuat geser tanah akan turun. Fenomena yang timbul

semburan pasir, penurunan besar pada konstruksi bangunan, lateral spreading merupakan dampak

yang perlu diperhatikan. Makalah ini merupakan kajian karakteristik potensi liquifaksi akibat

gempa di Indonesia.

Kata kunci: likuifaksi, tekanan air pori

1. PENDAHULUAN

Daerah rawan gempa di Indonesia yang terletak pada pesisir pantai yang berpotensi tsunami dapat pula

menyebabkan liquifaksi. Wilayah sepanjang pantai barat Sumatra yang terletak pada patahan lempeng berpotensi

besar terjadi liquifaksi (2009) , gempa di Aceh ( 2004), Nias ( 2005) juga timbul adanya peristiwa Liquifaksi serta

gempa pantai selatan Yogyakarta (2006) .

Akibat Gempa beban monotonik, siklik ataupun beban dinamik pada tanah pasir jenuh dimana lapisan tanah pasir

jenuh air kehilangan kekuatannya yang merupakan effek dari mobilisasi gerakan siklik, massa tanah akan memadat

dan bila dalam proses tersebut air dalam pori tanah tidak dapat berdrainase, maka mengakibatkan kenaikan tekanan

air pori dan massa tanah akan berperilaku seperti massa cair sehingga terjadi reduksi terhadap tahanan geser tanah

( SEED dan IDRISS, 1982).

Mengingat dampak kerusakan berupa penurunan yang besar pada bangunan dan sarana publik pada wilayah

Indonesia yang padat penduduk , maka potensi liquifaksi perlu diperhatikan dan perlu mitigasi bahaya liquifaksi.

2. KONDISI GEOLOGI DAN LAPISAN TANAH POTENSI LIQUIFAKSI DI INDONESIA

Daerah yang berpotensi terhadap liquifaksi , umumnya daerah yang tersusun atas lapisan pasir lepas hingga

sedang dan terdapat ketidakmenerusan lapisan lanau atau lempung lunak. Tinjauan daerah yang pernah terjadi

liquifaksi:

a. Daerah Padang

Pantai barat Padang pesisir pantai sebagian besar terbentuk oleh endapan sedimen yang berumur kuarter dengan

susunan lapisan pasir kerikilan-lempung, pasir yang dapat mencapai ketebalan mulai 5 m hingga 200m dan

beberapa lokasi terdapat proses sedimentasi yang berulang (Soebowo dkk, 2006)

Dari hasil pemboran teknik dan uji CPT/CPTU (Adrin Tohari/LIPI & Paulus Pramono/Unpar, 2007) menunjukkan

daerah pantai didominasi oleh lapisan pasir medium hingga padat dengan ketebalan berkisar 10 – 18 m. Dan diikuti

lapisan lempung lunak yang tebal dengan sisipan pasir lepas hingga medium. Ke arah pantai kepadatan pasir

cenderung berkurang dan lapisan lempung cenderung menipis .

b. Daerah Aceh

Berdasarkan Peta geologi ( Puslitbang Geologi Bandung) kota Banda Aceh berada pada lapisan Alluvium yang

berumur Holocone, umumnya lapisan terdiri dari material gravel, pasir, lanau, lumpur dan bercampur dengan

serpihan kerang. Dari Hasil uji CPTU (LIPI,GEC ) pelapisan tanah bagian atas 0 – 2 m merupakan endapan

lempung atau lumut yang diduga material yang dibawa gelombang Tsunami. Pada lapisan 2.0 – 6.0 m merupakan

lapisan pasir dengan konsistensi lepas –sedang yang kemudian lapisan selanjutnya merupakan lempung lunak

hingga mediun dengan sisipanlensa pasir.

Anastasia Sri Lestari

Universitas Udayana – Universitas Pelita Harapan Jakarta – Universitas Atma Jaya Yogyakarta G - 98

c. Daerah Nias

Berdasarkan peta geologi ( Puslitbang Geologi) kondisi geologi pulau Nias terdiri dari lapisan Alluvial berupa

endapan sungai, rawa dan pantai yang terdiri dari baongkahan batu gamping, pasir lumpur dan lempung dengan

ketebalan berkisar 2 – 5m . Dibawah lapisan alluvial terdapat formasi gunung Sitoli dengan ketebalan mencapai

120 m. Dari hasil analisis mikrotremor jenis tanah ada dua tipe, bagian barat merupakan tanah keras dan bagian

Timur tanah sedang sekitar pantai berupa tanah pasir yang lepas atau tidak terlalu padat.

d. Daerah Yogyakarta

Berdasarkan peta geologi Yogyakarta/Jawa Tengah, didominasi oleh endapan vulkanik Merapi muda, endapan

tersebut tersusun dari Tuff, abu , breksi, aglomerat dan lelehan Lava.endapan vulkanik sebagian dibawa oleh

sungai sungai yang berhulu di lereng Merapi.

Proses sedimentasi oleh sungai masih terus mendominasi yang mengendapkan kerikil, pasir, lanau dan lempung

disepanjang lembah alirannya. Patahan turun yang menjadi batas barat membentuk lembah aliran sungai Progo

sedangkan patahan Timur yang menjadi batas Timur membentuk lembah aliran sungai Opak. Disepanjang pesisir

selatan terdapat endapan pasir halus.

3. FENOMENA LIKUIFAKSI

a. Fenomena lateral spreading.

b. Penurunan konstruksi

c. Semburan pasir

Gambar 1. Lateral spreading pantai Padang

Gambar2. Penurunan konstruksi pesisir pantai

Kajian Karakteristik Jenis Tanah Berpotensi Likuifaksi Akibat Gempa Di Indonesia

Universitas Udayana – Universitas Pelita Harapan Jakarta – Universitas Atma Jaya Yogyakarta G - 99

Gambar 3. Semburan pasir –ditepi (Padang )

Gambar 4.. Kondisi bangunan di Aceh Akibat liquifaksi

Gambar 5. Kondisi lateral spreading di Jogyakarta Akibat liquifaksi

4. IDENTIFIKASI JENIS TANAH BERPOTENSI LIQUIFAKSI

Dari hasil identifikasi tanah yang berpotensi mengalami liquifaksi diperoleh, beberapa kriteria.

1.Geologi

Potensi liquifaksi terjadi pada :

- Endapan /sedimentasi yang terbentuk dalam keadaan lepas

- Lapisan fluvial, collovial dan Aeolian yang jenuh air.

- Lapisan tanah/deposit berumur lebih muda.

( recent deposits-Youd –Hoose,1977)

2. Komposisi gradasi butiran,

Potensi liquifaksi terjadi pada :

- Tanah Pasir tidak relative padat.

- Bentuk butiran bulat

Anastasia Sri Lestari

Universitas Udayana – Universitas Pelita Harapan Jakarta – Universitas Atma Jaya Yogyakarta G - 100

- Gradasi buruk/homogen( Tsuchida-1970 gbr.4)

- Kandungan butir halus < 5 % -non plastis

Gambar 6. Idebtifikasi ukuran butir berpotensi liquifaksi

Gradasi pasiran yang berpotensi liquifaksi pada rentang tanah pasir halus dibanding pasir kasar yang mempunyai

angka pori lebih besar dari pasir halus, sehingga pada saat terjadi vibrasi salama gempa terjadi, maka disipasi air

pori pada pasir halus akan lebih lambat sehingga terjadi bubur pasir yang menyebabkan kekuatan geser yang turun

dan terjadi penurunan yang besar.

Gambar 7. Gradasi pasiran daerah Padang ( Adrin Tohari, Paulus P. Rahardjo)

Gambar 8. Gradasi Pasiran daerah Banda Aceh ( Paulus P Rahardjo)

Kajian Karakteristik Jenis Tanah Berpotensi Likuifaksi Akibat Gempa Di Indonesia

Universitas Udayana – Universitas Pelita Harapan Jakarta – Universitas Atma Jaya Yogyakarta G - 101

3.Berdasarkan Uji Lapangan.

a. Uji Sondir

Gambar 9. Potensi liquifaksi dari uji Sondir –Zone A

Robertson et al.( 1985) menyusun chart dari uji Sondir dengan koordinat qc ( tahanan konus ) dan Friction

ratio ( fr ) yang berpotensi liquifaksi yaitu pada area Zone A.

Gambar 10. Hasil uji tipikal CPTU Banda Aceh ( Paulus P. Rahardjo)

Gambar11. Hasil tipikal uji CPT Padang ( Adrin Tohari, Paulus P. Rahardjo)

Anastasia Sri Lestari

Universitas Udayana – Universitas Pelita Harapan Jakarta – Universitas Atma Jaya Yogyakarta G - 102

b. Uji N-SPT

Gambar 12. Potensi liquifaksi dari uji N-SPT

Nilai N-SPT pada pasir, semakin rendah akan menunjukkan kepadatan yang rendah pula. Pada gambar 12.

Menunjukkan batas nilai N-SPT yang berpotensi liquifaksi dsn kerusakan akibat gempa menurut Khisida,

Kuizumi dan Ohsaki. Nilai N-SPT ≤ 25 – 30 mempunyai potensi liquifaksi dan kerusakan besar.

4. Uji Laboratorium beban siklik :

- Cyclic Simple Shear Test

- Cyclic Triaxial Compression Test

Pada kedua test tersebut, kuruntuhan liquifaksi biasanya didefinisikan sebagai titik dimana permulaan proses

liquifaksi dicapai atau pada amplitude regangan siklis batas tercapai ( ± 5 % )

5.ANALISIS DAN EVALUASI LIQUIFAKSI

A. Korelasi Berdasarkan Uji CPT Berdasarkan Metode Shibata dan Teparaksa ( 1987), data uji CPT dapat dievaluasi:

a. Dari besaran gempa yang sering terjadi dapat ditentukan Magnitudo dan akselerasi gempa

b. Menentukan tegangan vertical total (σ ) dan tegangan vertical effektif ( σ ‘ )

c. Menentukan ratio tegangan siklik yang akan terjadi di lapangan formula Tokimatsu & Yoshimi sbb :

τ avg a maks σ0

------ = 0.1 ( M-1) ----------- ------- rd

σ0 ‘ g σ0’

a maks = percepatan gempa maksimum di permukaan tanah

M = besaran magnitudo gempa

Rd = factor koreksi kedalaman

( 1 – 0.0015 z )

z = kedalaman

Seed:

τ avg a maks σ0

------ = 0.65 ----------- ------- rd

σ0 ‘ g σ0’

d. Menentukan batasan Tahanan Siklik yang menyebabkan liquifaksi akibat besaran gempa :

Kajian Karakteristik Jenis Tanah Berpotensi Likuifaksi Akibat Gempa Di Indonesia

Universitas Udayana – Universitas Pelita Harapan Jakarta – Universitas Atma Jaya Yogyakarta G - 103

C2 = factor koreksi

Untuk D50>0.25 , C2 =1; untuk D50<0.25 , C2 = D50/0.25

e. Hitung Faktor keamanan (FK)

( τ / σ0 ‘ ) l

FK = ---------------

( τ avg/ σ0 ‘ )

Jika FK > 1 , Maka tidak liquifaksi karena

( τ / σ0 ‘ ) l batasan untuk terjadi liquifaksi.

Gambar 13. ( τ / σ0 ‘ ) l potensi liquifaksi berdasarkan CPT( Shibata , Terapaksa 1984))

Gambar 14. ( τ / σ0 ‘ ) l potensi liquifaksi berdasarkan CPT( Seed dan De Alba , 1986)

Anastasia Sri Lestari

Universitas Udayana – Universitas Pelita Harapan Jakarta – Universitas Atma Jaya Yogyakarta G - 104

B. Berdasarkan Uji N-SPT a. Hitung :

τ avg a maks σ0

------ = 0.65 ----------- ------- rd

σ0 ‘ g σ0’

b. Hitung Faktor keamanan (FK)

( τ / σ0 ‘ ) l

FK = ---------------

( τ avg/ σ0 ‘ )

τ / σ0 ‘ ) l diperoleh dari grafik/ gambar 15.

Gambar 15. ( τ / σ0 ‘ ) l potensi liquifaksi Berdasarkan Nilai N – SPT)

7. KESIMPULAN

• Gejala liquifaksi dapat menimbulkan kerusakan bangunan, lateral spreading, Sand boil. Dari gejala gempa

yang timbul di Padang, Aceh dan Jogya dapat berpotensi liquifaksi.

• Kajian karakteristik tanah terhadap gempa di Indonesia yang berpotensi Liquifaksi, perlu dikaji secara

acak , terutama pesisir pantai yang merupakan pasir jenuh.

• Selain analisis data geologi, data uji Sondir dan N-SPT merupakan data sumber informasi yang

merupakan karakteristik tanah yang andal untuk mengevaluasi potensi liquifaksi.

8. DAFTAR PUSTAKA

Ishihara K, 1993 Liquifaction and flow failures during earthquake. Geotechnique

Kramer, SL, ‘ Geotechnical Earthquake Engineering”, Prentice-Hall, 1996

Rahardjo, P.P., Halim Y., Saleh F.R, Soebowo, E & Tohari, A. 2006. Gejala liquifaksi di Aceh pada gempa 26

Desember 2004. Prosiding PIT HATTI X., Jakarta

Seed, H.B & Idriss, LM. 1971, Simplified procedure for evaluation soil liquefaction potensial .

Tohari A, Paulus P. Rahardjo,2007. Prosiding Seminar Nasional Unpar , Bandung.