JURNAL FISIKA DAN APLIKASINYA VOLUME 10, NOMOR 1 JANUARI 2014

Identifikasi Batuan Dasar menggunakanMetode Seismik Refraksi untuk Pondasi Bangunandi Universitas Sebelas Maret Kentingan Surakarta

Aisyah Yohanella,∗ Budi Legowo, dan DarsonoJurusan Fisika, Fakultas MIPA, Universitas Sebelas Maret

Ir. Sutami No.36 A Surakarta 57126

Intisari

Universitas Sebelas Maret Kentingan Surakarta dalam jangka waktu 2 tahun (2011-2012) sedang melakukanbeberapa pembangunan gedung bertingkat diantaranya Gedung Pasca Sarjana, Masjid Nurul Huda, dan Fakul-tas Kedokteran. Suatu bangunan jika didirikan di atas batuan dasar dapat mengurangi resiko kegagalan gedung.Untuk dapat mengetahui keberadaan batuan dasar maka dapat dilakukan dengan cara survei metode seismikrefraksi. Survei dilakukan di daerah GOR dengan 4 lintasan, teknik lapangan yang digunakan adalahin line,dengan 24geophone, jarak antargeophone2 meter dan panjang lintasan 69 meter. Data yang diperoleh ke-mudian diolah dengan menggunakan softwareWinSism13dan RockWorks15untuk tampilan 3D. Hasil yangdidapatkan berupa perkiraan struktur lapisan geologi di bawah permukaan berdasarkan nilai kecepatan di dalammedium tentang kecepatan penjalaran atau perambatan gelombang. Dari hasil pengolahan data di daerah GORditemukan batuan dasar hingga kedalaman 27 meter dan nilai kecepatan rambat gelombang pada batuan yangdidapatkan mencapai 2000 m/s dengan jenis batuan penyusunnya adalah batuan lempung.

ABSTRACT

Sebelas Maret of University at Kentingan Surakarta in the 2 years period (2011-2012) were doing some con-struction of buildings such as Pasca Sarjana Building, Nurul Huda Mosque, and the Faculty of Medicine. Abuilding if built on bedrock can reduce the risk of building failure. To be able to determine the presence ofbedrock, it can be done by seismic refraction survey method. The survey was conducted in the area of GORwith 4 tracks, field techniques used are in line, with 24 geophones, geophone spacing of 2 meters and 69 meterslong track. The data obtained were then processed using software WinSism13 and RockWorks15 for 3D view-ing. The results obtained nuanced layers of geological structures in the subsurface based on the value of speedin the medium of propagation or wave propagation speed. From the data processing in the GOR found bedrockto a depth of 27 meters and wave velocity values obtained in rock reach 2000 m / s with constituent rock typesare clay rocks.

KATA KUNCI : Seismic refraction, bedrock, wave propagation.

I. PENDAHULUAN

Universitas Sebelas Maret membutuhkan ruang-ruang un-tuk menampung kegiatan para penggunanya agar mampumeningkatkan fasilitas terutama kenyamanan di bidang pen-gajaran dimana bangunan sebagai wadahnya [1]. Atas alasankebutuhan ruang tersebut maka pada tahun 2012-2013 Uni-versitas Sebelas Maret mengadakan beberapa pembangu-nan yang cukup besar di beberapa titik di daerah Kentin-gan, diantaranya adalah Masjid Nurul Huda, Gedung PascaSarjana, Gedung Fakultas Kedokteran dan Wisma Tamu,dimana didalam perencanaan pembangunannya dibutuhkanperhitungan-perhitungan yang menyangkut ketahanan dankekuatan bangunan. Semakin tinggi bangunan yang akan

∗E-MAIL : serly asshalihah@yahoo.com

dibangun maka pondasi yang dibuat juga harus semakindalam. Ketika pondasi berada pada bagian tanah yang kerasatau padabedrock maka akan bekerja mekanisme tumpuyang akan bekerja menopang bangunan diatasnya sehinggakejadian penurunan tanah akibat pembebanan bangunan da-pat diperkecil. Identifikasi litologi batuan diperlukan untukmengetahui kondisi di bawah permukaan yang berkaitan den-gan pembangunan pondasi.

Metode yang digunakan untuk pendugaan lapisan batuanbawah tanah di daerah Universitas Sebelas Maret adalahmetode sismik refraksi. Hal ini disebabkan keakuratan yangtinggi dalam memodelkan struktur geologi di bawah per-mukaan bumi tanpa merusak lapisan batuan yang ada didalam bumi dan juga mampu memberikan informasi ten-tang sifat fisis lapisan bumi berdasarkan kecepatan penjalarangelombang seismik yang dibangkitkan di permukaan bumi[2]. Metode seismik refraksi didasarkan pada sifat penjalarangelombang yang mengalami pembiasan dengan sudut kritis

-10 c© Jurusan Fisika FMIPA ITS

J. FIS. DAN APL., VOL. 10, NO. 1, JANUARI 2014 A. YOHANELLA , dkk.

Gambar 1: Posisi lintasan survei seismik refraksi di daerah GOR(Wikimapia, 2013).

Gambar 2: Posisi shot saat pengambilan data seismik refraksi.

tertentu yaitu bila dalam perambatannya, gelombang tersebutmelalui bidang batas yang memisahkan suatu lapisan denganlapisan yang di bawahnya yang mempunyai kecepatan gelom-bang lebih besar. Parameter yang diamati adalah karakteristikwaktu tiba gelombang pada masing-masinggeophone[3].

Metode pengolahan yang digunakan adalah metode inter-cept time karena merupakan metode yang paling dasar dalamanalisis seismik refraksi. Pada perhitungan yang digunakandengan menghitung waktu pertama kali gelombang yang be-rasal dari sumber seismik diterima oleh setiap receiver [4].Untuk mengetahui kedalaman lapisan pertama dituliskan den-gan persamaan sebagai:

z1 =TiV1

2cosα

=TiV1

2cos( V1sinV2

)(1)

II. METODOLOGI

Terdapat 4 lintasan pada daerah survei, panjang masing-masing lintasan adalah 69 meter dan jarak antargeophoneadalah 2 meter, dengan 5shotpoint. Berikut merupakan po-sisi lintasan seismik refraksi untuk daerah GOR (Gambar 1)dan posisi shot dalam pengambilan data (Gambar 2).

Peralatan utama yang digunakan dalam survei seismik re-fraksi adalahSeismograph16S-P, kabelgeophone, kabel trig-ger, power supply, palu beserta landasannya dan 24 buahgeo-phone. Peralatan lainnya yang mendukung adalah sarung tan-gan, GPS (Global Position System), handy talky, log book,peta geologi, payung, dan softwareWinSism13beserta soft-wareRockWorks15.

Teknik lapangan saat pengambilan data adalahin line yangartinya geophonedan sumber terletak dalam satu garis [5].Software yang digunakan adalahWinSism13, sedangkan un-tuk tampilan 3D menggunakan SoftwareRockWorks15. Datadari perekaman gelombang seismik sebelumnya difilter den-gan menggunakanLow Pass Filter(LPF) sebesar 0-250 Hzuntuk mendapatkan data yang jelas, sehingga noisei-nyapundapat berkurang. Kemudian dilakukanpicking pada datayang telah diperoleh sehingga akan diketahui nilai waktu tibagelombang untuk tiap-tiapgeophonedan ditampilkan dalamkurva waktu tempuh. Profil parameter diatur terlebih dahulusebelum hasil olahan (seismic profil) ditampilkan.

III. HASIL DAN PEMBAHASAN

Interpretasi data seismik digunakan untuk mempermudahpembacaan persebaran batuan atau stratigrafi pada daerahpenelitian. Nilai kecepatan rambat gelombang pada per-lapisan tanah dan ketebalan lapisan diperoleh dengan menghi-tung hasil waktu tempuh pada programWinSism13. Hasil ke-cepatan perambatan gelombang pada suatu batuan dapat dil-ihat pada Gambar 3 dan terlihat bahwa nilai kecepatan ram-bat gelombang sangat bervariasi tergantung dari jenis batuanpenyusun pada daerah penelitian.

Pemodelan penampang seismik refraksi 2 dimensi denganpanjang masing-masing lintasan 69 meter dan jarak antargeo-phone2 meter diperoleh hasil bahwa terdapat 3 lapisan untukdaerah GOR dengan kedalaman mencapai 23,5 - 27 meter.Nilai kecepatan rambat gelombang pada batuan yang dida-patkan antara 300 hingga 2000 m/s. Jenis batuan penyusunatau persebaran batuan untuk daerah GOR yaitu lapisan lapukberupa top soil, kerikil tak jenuh, pasir tak jenuh, kemudianpasir jenuh dan kerikil jenuh, batuan alluvium dan lempung.Lapisan pertama dengan ketebalan lapisan 1-4 meter dankecepatan rambat gelombangnya 300-700 m/s, jenis batuanyang diperoleh adalah lapisan lapuk berupa top soil, pasirtak jenuh, kerikil tak jenuh. Lapisan kedua dengan ketebalanlapisan 2-9 meter, nilai kecepatan perambatan gelombangpada batuan yang diperoleh adalah 700-1000 m/s dan jenisbatuannya adalah pasir jenuh dan tak jenuh serta kerikil takjenuh. Pada lapisan ketiga dengan kecepatan rambat gelom-bang seismik pada batuan 1000-2000 m/s, dengan kedalaman10-20 meter jenis batuan penyusunnya adalah kerikil jenuh,batuan alluvium dan lempung. Jenis batuan yang diperolehdidasarkan pada tabel nilai kecepatan perambatan gelombangprimer pada suatu medium (Tabel I).

Hasil penampang 2D seismik refraksi yang diperoleh(Gambar 3) kemudian dirubah kedalam bentuk 3D denganmenggunakan softwareRockworks15. Analisis 3D bertujuanuntuk melihat ke arah mana bentuk kemenerusan persebaranbatuan dasar serta penebalan atau penipisan dari lapisantersebut.

Tabel II menunjukkan kedalaman batuan dasar yangdiperoleh untuk masing-masing lintasan dan Gambar 4 adalahbentuk tampilan 3D-nya.

-11

(a) lintasan A-B

(b) lintasan B-C

(c) lintasan C-D

(d) lintasan D-A

Gambar 3: Nilai kecepatan rambat gelombang pada lintasan.

-12

J. FIS. DAN APL., VOL. 10, NO. 1, JANUARI 2014 A. YOHANELLA , dkk.

TABEL I: Nilai kecepatan rambat gelombang [6].

No Kecepatan Jenisgelombang P (m/s) batuan

1 300-900 Lapisan lapuk2 250-600 Top Soil3 500-2000 Alluvium4 1000-2500 Lempung5 200-1000 Pasir tak jenuh6 800-2200 Pair jenuh7 400-1000 Kerikil tak jenuh8 1500-2500 Kerikil jenuh

Gambar 4: Penampang profil seismic batuan dasar 3D untuk daerahGOR.

Gambar 4 dan Tabel II tersebut dapat diketahui bahwabatuan dasar yang terdapat pada daerah GOR persebaranyaadalah menurun dari arah Selatan ke Utara, dari kedalaman27 meter menuju 25 meter, sedangkan untuk lapisan keduamengalami penebalan dari arah Timur ke Barat (Gambar 5).

IV. SIMPULAN

Dari hasil penelitian dapat disimpulkan bahwa untukmasing-masing lintasan hampir memiliki persebaran batuan

Gambar 5: Penampang 3D untuk persebaran penebalan lapisan ke-dua (warna abu-abu) (untuk interprestasi warna, pembaca dapat meli-hat artikel ini versi web).

TABEL II: Kedalaman batuan dasar (bedrock) daerah GOR.

Nama Kedalaman Arahlintasan (m)Lintasan 1 (A-B) 24 BaratLintasan 2 (B-C) 25 UtaraLintasan 3 (C-D) 23,5 TimurLintasan 4 (D-A) 27 Selatan

yang sama yaitu lapisan lapuk berupa top soil, kerikil takjenuh, pasir tak jenuh, pasir jenuh dan kerikil jenuh, batuanalluvium dan lempung dengan kecepatan rambat gelombangpada medium mencapai 2000 m/s. Batuan dasar ditemukanpada kedalaman 23, 5-27 meter pada batuan alluvium danlempung sedangkan pola persebaran untuk batuan dasarnyaadalah menurun dari arah Selatan ke Utara, sedangakan untuklapisan kedua mangalami penebalan dari arah Timur ke Barat.

[1] P. Kurniasari, Identifikasi Batuan Dasar (Bedrock) DenganMetode Resistivitas Konfigurasi Schlumberger Di UniversitasSebelas Maret Surakarta, Surakarta, 2003.

[2] N. Nurcandra, dkk., Indonesian Jurnal of Applied Physics,3 (1),29 (2013).

[3] G. Telford, and Sheriff,Applied Geophysics(New York, Cam-bridge University Press, London, 1970).

[4] B. Nurdiyanto,dkk., Jurnal Meteorolgi dan Geofisika,12 (3),211-220 (2011).

[5] Tim Laboratorium Teknik Geofisika,Petunjuk Praktikum Seis-mik Refraksi, Laboratorium Geofisika Jurusan Teknik Geofisika,UPN Yogyakarta, 2011.

[6] H.R. Burger,Exploration Geophysics of the Shallow Subsurface(Prentice Hall PTR, 1992).

-13