BAB II

LANDASAN TEORI

2.1 Cara Analisis Kestabilan Lereng

Cara analisis kestabilan lereng banyak dikenal, tetapi secara garis besar

dapat dibagi menjadi tiga kelompok yaitu: cara pengamatan visual, cara

komputasi dan cara grafik (Pangular, 1985).

Cara pengamatan visual

Cara pengamatan visual adalah cara dengan mengamati langsung di

lapangan dengan membandingkan kondisi lereng yang bergerak atau

diperkirakan bergerak dan yang yang tidak, cara ini memperkirakan lereng

labil maupun stabil dengan memanfaatkan pengalaman di lapangan

(Pangular, 1985). Cara ini kurang teliti, tergantung dari pengalaman

seseorang. Cara ini dipakai bila tidak ada resiko longsor terjadi saat

pengamatan. Cara ini mirip dengan memetakan indikasi gerakan tanah

dalam suatu peta lereng.

Cara komputasi

Cara komputasi adalah dengan melakukan hitungan berdasarkan rumus

(Fellenius, Bishop, Janbu, Sarma, Bishop modified dan lain-lain). Cara

Fellenius dan Bishop menghitung Faktor Keamanan lereng dan dianalisis

kekuatannya. Menurut Bowles (1989), pada dasarnya kunci utama gerakan

tanah adalah kuat geser tanah yang dapat terjadi :

(a) Tidak terdrainase,

(b) Efektif untuk beberapa kasus pembebanan,

(c) Meningkat sejalan peningkatan konsolidasi (sejalan dengan waktu) atau

dengan kedalaman,

(d) Berkurang dengan meningkatnya kejenuhan air (sejalan dengan waktu)

atau terbentuknya tekanan pori yang berlebih atau terjadi peningkatan air

tanah.

Dalam menghitung besar faktor keamanan lereng dalam analisis lereng

tanah melalui metoda sayatan, hanya longsoran yang mempunyai bidang gelincir

saja yang dapat dihitung.

3

4

Cara grafik

Cara grafik adalah dengan menggunakan grafik yang sudah standar

(Taylor, Hoek & Bray, Janbu, Cousins dan Morganstren). Cara ini dilakukan

untuk material homogen dengan struktur sederhana. Material yang heterogen

(terdiri atas berbagai lapisan) dapat didekati dengan penggunaan rumus

(cara komputasi).

Stereonet, misalnya diagram jaring Schmidt (Schmidt Net Diagram) dapat

menjelaskan arah longsoran atau runtuhan batuan dengan cara mengukur

strike/dip kekar-kekar (joints) dan strike/dip lapisan batuan.

Berdasarkan penelitian-penelitian yang dilakukan dan studi-studi yang

menyeluruh tentang keruntuhan lereng, maka dibagi 3 kelompok rentang Faktor

Keamanan (F) ditinjau dari intensitas kelongsorannya (Bowles, 1989), seperti

yang diperlihatkan pada tabel berikut:

Tabel 1 Kelompok Rentang Faktor Keamanan Berdasarkan Intensitas longsorannya

2.2 Metode Perhitungan

2.2.1 Cara Perhitungan Sederhana dengan Metode Sayatan

Cara Sederhana Perhitungan Faktor Keamanan Lereng

Faktor Keamanan (F) lereng tanah dapat dihitung dengan berbagai

metode. Longsoran dengan bidang gelincir (slip surface), F dapat dihitung

dengan metoda sayatan (slice method) menurut Fellenius atau Bishop. Untuk

suatu lereng dengan penampang yang sama, cara Fellenius dapat dibandingkan

nilai faktor keamanannya dengan cara Bishop. Dalam mengantisipasi lereng

longsor, sebaiknya nilai F yang diambil adalah nilai F yang terkecil, dengan

demikian antisipasi akan diupayakan maksimal. Data yang diperlukan dalam

suatu perhitungan sederhana untuk mencari nilai F (faktor keamanan lereng)

adalah sebagai berikut :

a. Data lereng (terutama diperlukan untuk membuat penampang lereng)

meliputi: sudut lereng, tinggi lereng, atau panjang lereng dari kaki lereng ke

puncak lereng.

5

b. Data mekanika tanah sudut geser dalam (f; derajat)

Terdiri dari:

- bobot satuan isi tanah basah (gwet; g/cm3 atau kN/m3 atau ton/m3)

- kohesi (c; kg/cm2 atau kN/m2 atau ton/m2)

- kadar air tanah (w; %)

Data mekanika tanah yang diambil sebaiknya dari sampel tanah tak

terganggu. Kadar air tanah ( w ) diperlukan terutama dalam perhitungan yang

menggunakan komputer (terutama bila memerlukan data gdry atau bobot

satuan isi tanah kering, yaitu : gdry = g wet / ( 1 + w ). Pada lereng yang

dipengaruhi oleh muka air tanah nilai F (dengan metoda sayatan, Fellenius)

adalah sbb.:

Dimana:

c = kohesi (kN/m2)

f = sudut geser dalam (derajat)

a = sudut bidang gelincir pada tiap sayatan (derajat)

m = tekanan air pori (kN/m2)

l = panjang bidang gelincir pada tiap sayatan (m);

L = jumlah panjang bidang gelincir

mi x li = tekanan pori di setiap sayatan (kN/m)

W = luas tiap bidang sayatan (M2) X bobot satuan isi tanah (g, kN/m3)

Pada lereng yang tidak dipengaruhi oleh muka air tanah, nilai F adalah sbb.:

Berikut ini adalah contoh perhitungan faktor keamanan cara Fellenius

pada lereng tanpa pengaruh muka air tanah, namun sebelumnya ada

beberapa langkah yang perlu diikut:

6

- Langkah pertama adalah membuat sketsa lereng berdasarkan data

penampang lereng,

- Dibuat sayatan-sayatan vertikal sampai batas bidang gelincir,

- Langkah berikutnya adalah membuat tabel untuk mempermudah

perhitungan.

a. Metode Biasa (Fellenius atau Swedia)

Metode biasa adalah metode yang paling sederhana dari metode irisan

karena mempunyai prosedur dimana hasilnya adalah suatu persamaan faktor

keamanan linier. Menurut Fellenius (1936), gaya antar irisan dapat diabaikan

karena gaya- gaya ini paralel dengan dasar tiap irisan. Pada metode ini prinsip

Newton tentang aksi reaksi antar irisan tidak dapat dipenuhi. Perhitungan faktor

keamanan yang tidak membedakan perubahan gaya resultan antar irisan dari

satu irisan ke irisan yang lain akan mempunyai kesalahan sampai 60 %

(Whitman dan Bailey, 1967).

Gaya normal pada dasar tiap irisan ditentukan baik dari penjumlahan

gaya- gaya lurus terhadap dasar atau dari penjumlahan dan pada arah vertikal

dan horizontal.

b. Metode Bishop

Metode ini pada dasarnya sama dengan metode swedia, tetapi dengan

memperhitungkan gaya-gaya antar irisan yang ada. Metode Bishop

mengasumsikan bidang longsor berbentuk busur lingkaran. Bishop

mengasumsikan bidang longsor berbentuk busur lingkaran dibagi menjadi

beberapa segment. Semakin banyak segmen yang dihitung maka semakin tinggi

tingkat ketelitiannya.

Pertama yang harus diketahui adalah geometri dari lereng dan juga titik

pusat busur lingkaran bidang luncur, serta letak rekahan. Untuk menentukan titik

pusat busur lingkaran bidang luncur dan letak rekahan pada longsoran busur

dipergunakan grafik

Metode Bishop yang disederhanakan merupakan metode sangat populer

dalam analisis kestabilan lereng dikarenakan perhitungannya yang sederhana,

cepat dan memberikan hasil perhitungan faktor keamanan yang cukup teliti.

Kesalahan metode ini apabila dibandingkan dengan metode lainnya yang

memenuhi semua kondisi kesetimbangan seperti Metode Spencer atau Metode

Kesetimbangan Batas Umum, jarang lebih besar dari 5%. Metode ini sangat

7

cocok digunakan untuk pencarian secara otomatis bidang runtuh kritis yang

berbentuk busur lingkaran untuk mencari faktor keamanan minimum.

Dalam perhitungannya menggunakan nilai iterasi dengan cara

memasukan nilai FK di sebelah kiri hasilnya harus sama dengan nilai FK sebelah

kanan, dimana jika nilai FK > 1.0 berarti lereng mantap, FK = 1.0 lereng

setimbang dan FK < 1.0 lereng tidak mantap.

2.2.2 Metode Hoek and Brown

Metode generalized Hoek &Brown, dalam kriteria Generalized Hoek &

Brown dibutuhkan parameter GSI sebagai penentuan nilai Faktor keamanan

Lereng Tambang.  

         Kriteria General Hoek-Brown merupakan kriteria kegagalan empiris yang

menetapkan kekuatan batuan dengan tekanan mayor dan minor, serta

memprediksi kekuatan batuan dari data laboratorium tes triaksial dan data

struktur kekar pada masa batuan dengan rumus :

GSI (Geological Strength Index) adalah kriteria penilaian dari observasi

geologi di lapangan.

Tabel 2Parameter Geological Strength Index Tipe Umum (General) (Hoek & Brown, 1980)  

8

2.2.3 Metode Janbu

Metode Janbu dipakai untuk menganalisa lereng yang bidang longsornya

tidak berbentuk busur lingkaran. Bidang longsor pada analisis metode Janbu

ditentukan berdasarkan zona lemah yang terdapat pada massa batuan atau

tanah atau dengan cara lain yaitu dengan mengasumsikan suatu faktor

keamanan tertentu yang tidak terlalu rendah. Kemudian melakukan perhitungan

beberapa kali untuk mendapatkan bidang longsor yang memiliki faktor keamanan

terendah.

2.3 Software Geoteknik

2.3.1 IES QuickRWall

QuickRWall mungkin adalah alat yang terbaik untuk desain penahan

dinding. Desain dinding yang dihasilkan berkualitas tinggi dalam waktu singkat.

Pelaporan yang sangat baik dengan persamaan penuh dan intermediate data

tersedia. QuickRWall sangat grafis, sangat mudah digunakan, cepat, dan kuat. 

2.3.2 Geostudio

Dengan GeoStudio dapat menganalisis hampir semua masalah yang Anda

temui dalam geoteknik Anda, geo-lingkungan, sipil, dan proyek-proyek

pertambangan rekayasa, termasuk:

Masalah stabilitas lereng lerengnyang melibatkan bumi dan batu,

termasuk penggalian miring, tanggul, jangkar, paku tanah dan geofabric

Rembesan yang dipengaruhi oleh infiltrasi, saluran air, dan sumur injeksi.

Deformasi akibat pembebanan bertahap, penggalian, dan mengisi

penempatan atau penghapusan.

Tanah jenuh perilaku.

2.3.3 VisualLab

Visual Lab adalah satu set 3 modul untuk menghitung dan melaporkan

hasil laboratorium geoteknik pengujian yang paling penting dan untuk

menghasilkan laporan yang berkualitas tinggi. 3 Modul tersebut meliputi

Pemadatan, Konsolidasi, dan ukuran Grain. Modul ini berbasis Windows dan

sangat mudah digunakan dan belajar.

2.3.4 Rocscience Slide 

Rocscience Slide adalah salah satu software geoteknik yang mempunyai

spesialisasi sebagai software perhitungan kestabilan lereng. Pada dasarnya

9

Rocscience Slide adalah salah satu program di dalam paket perhitungan

geoteknik Rocscience yang terdiri dari Swedge, Roclab, Phase2, RocPlane,

Unwedge, dan RocData.

Secara umum langkah analisis kestabilan lereng dengan Rocscience

Slide adalah pemodelan, identifikasi metode dan parameter perhitungan,

identifikasi material, penetuan bidang gelincir, running/kalkulasi, dan interpretasi

nilai FoS dengan software komplemen Slide bernama Slide Interpret.

Analisis kestabilan lereng mempunyai tingkat kerumitan yang cukup tinggi

dan mempunyai banyak variabel. Selain itu akurasi kestabilan lereng juga sangat

dipengaruhi oleh akurasi parameter yang dimasukkan terkait kondisi sebenarnya.

Perhitungan detail dan unsur ketdakpastiannya cukup besar (diwakili oleh

parameterprobaility) sehingga jika perhitungan dilakukan manual akan memakan

waktu yang cukup lama dan akurasinya pun tidak maksimal. Oleh karena itu

analisis kestabilan lereng semakin banyak digunakan di dunia industri maupun

pendidikan.

2.3.5 Rockscience Phase2

Sama seperti Rockscience Slide hanya mempunyai perbedaan

pemakaian dari jenis material dimana pada Slide lebih cocok digunakan untuk

material yang lunak atau bersifat homogen. Sedangkan Phase2 lebih cocok

digunakan untuk material yang keras, ada kekar dan berlapis.

2.3.6 GkamSOIL 

Merupakan software yang dirancang untuk memberikan kemudahan bagi

ilmu yang bergerak di bidang geoteknik. Software ini dibuat untuk melakukan

pengolahan data Pengujian Laboratorium Tanah serta Lapangan. 

Dengan Software ini dapat dilakukan pengolahan data Pengujian

Laboratorium yang terdiri dari Cone Penetration Test (Sondir), Boring Log and

SPT, Grain Size and Hidrometer Analysis, Direct Shear Test, Unconfined

Compression Test, Consolidation Test, Compaction Test, Atterberg Limit,

Specific Grafity.

2.3.7 CESAR-LCPC

Aplikasi utama untuk Cesar-LCPC dalam geoteknik adalah:

- Desain struktru bawah tanah: terowongan, tambang, fasilitas

penyimpanan, penggalian yang dalam.

- Desain pondasi dalam dan dangkal (pemukiman dan analisis tanah)

10

- Desain struktur perkerasan dan tanggul

- Analisis kestabilan lereng: memotong atau mengisi untuk jalan raya,

lereng diperkuat, struktur bumi.

- Rembesan, dewatering dan analisis konsolidasi.