ABSTRAC
The evolution of slope stability analysis in geotechnical engineering has followed closely the developments in soil and rock mechanics as a whole. Slope stability problems have been faced throught history when men and women or nature has disrup rupted the delica catte balance of natural soil slopes. Most of the slope stability or embankment problems are the low stability of the soils and the low bearing capacity of the underlying foundation soils. The shear strength of the soil cannot handle an overloading condition. In other word, slope s lope failures are often caused by processes that increase shear stresses or decrease shear strengths of the soil mass. The other slope stability or embankment problems are the large and long-term settlements of the soil after a construction. In order to have an optimal solution of the slope stability or embankment problems, an adequate analysis of slope stability with the improvement and reinforcement soil is required. In most application, the primary purpose of the slope stability analysis is to contribute to the safe and economic design of a construction. The researc research h analyze analyzess a slope slope or an embank embankmen mentt over over soft soft founda foundatio tion n soil soil reinfor rein forcin cing g with with geotex geotextile tile.. In analyzi analyzing ng the proble problem, m, this this researc research h uses uses the circular slip surface method compared to the finite element method and other methods.
SARI
Perkembangan analisis stabilitas lereng dalam rekayasa geoteknik akan selalu diikuti oleh perkembangan dalam bidang mekanika tanah dan mekanika batuan secara keseluruhan. Problema stabilitas lereng umumnya terjadi bila terdapat gangguan pada keseimbangan lereng tersebut yang mungkin diakibatkan oleh berbagai kegiatan manusia maupun alam. Permasalah Permas alahan an umum umum yang yang sering sering dijump dijumpai ai pada pada stabili stabilitas tas lereng lereng atau atau timbunan adalah kecilnya kestabilan tanah dan daya dukung yang rendah pada tanah dasarnya. Kekuatan geser suatu tanah tidak mampu memikul suatu kondisi beban kerja yang berlebihan. Dengan kata lain, keruntuhan suatu lereng sering diak diakib ibat atka kan n oleh oleh meni mening ngka katn tnya ya tr trga gang ngan an ge gese serr su suat atu u mass massaa ta tana nah h at atau au menurunny menur unnyaa kekuatan kekuatan geser suatu massa tanah. Masalah Masalah yang lain dari stabilitas stabilitas lereng atau timbunan adalah konsolidasi yang besar dan jangka waktu yang lama setelah selesainya suatu konstruksi. Untuk mendapatkan suatu solusi yang optimal dari permasalahan tersebut diatas, dia tas, maka maka dibutu dibutuhka hkan n suatu suatu analisi analisiss yang yang andal andal dari dari suatu suatu lereng lereng dengan dengan perbaikan dan perkuatan tanah. Pada umumnya tujuan utama dari suatu analisis stabili stab ilitas tas lereng lereng adalah adalah untuk untuk dapat dapat member memberika ikan n sumban sumbangan gan terhada terhadap p suatu suatu perencanaan konstruksi yang aman dan ekonomis. Riset ini menganalisa dan mengkaji suatu lereng atau timbunan diatas tanah dasar lunak yang diperkuat dengan bahan geotextile. Dalam melakukan penelitian, digunakan analisis metoda busur lingkaran yang kemudian dibandingkan dengan metoda elemen hingga dan metoda-metoda lain.
KESTABILAN LERENG
Kestabilan lereng merupakan salah satu bagian penting yang harus mendapat perhatian lebih dalam perencanaan di bidang geoteknik karena kestabilan lereng ini sangat berhubungan dengan keamanan, potensi dan kendala dari suatu wilayah. Kestabilan lereng mempunyai hubungan yang erat dengan metode RMR ( Rock Mass Rating ) dan SMR ( Slope Mass Rating ). Dimana perhitungan kestabilan lereng bergantung pada metoda RMR dan SMR yang didukung data RQD batuan sekitar wilayah penelitian. Keadaa Kea daan n stabil stabilitas itas suatu suatu lereng lereng di suatu suatu wilaya wilayahda hdapat pat diliha dilihatt dari dari hasil hasil pemetaan diskontinuitas struktur geologi pada batuan di suatu wilayah. Data diskontinuitas struktur geologi ini juga didukung oleh data deskripsi batuan, data hidrologi, kekerasan batuan dan perhitungan sudut-sudut lereng. Metode RMR digunakan untuk mengevaluasi ketahanan massa batuan sebagai salah sala h satu satu cara cara untuk untuk menent menentuk ukan an kemiri kemiringa ngan n lereng lereng maksim maksimum um yang yang bisa bisa diaplikasikan dalam hal pembuatan terowongan. Penentuan RMR bukanlah suatu pekerjaan yang bisa dianggap enteng karena dalam penentuan ini kita memper mem perhit hitung ungkan kan beberap beberapaa faktor faktor yang yang mempen mempengar garuhi uhi nilai nilai RMR terseb tersebut. ut. Faktor-faktor tersebut antara lain :
1. UCS ( MPa ) Unconfined Compressive Strength. Tabel 1. Ratings of range of unconfined compressive strength (MPa). UCS (MPa)
Rating
0
< 1 5
1
5 - 25
2
25 - 50
4
1 -
50 - 100
7
100 - 200
12
200
>
15
2. RQD ( % )
Tabel 2. Ratings of range of RQD (%) RQD (%)
Rating
--------------------------- -------------------------25
3
25-50
8
50-75
13
75-90
17
90-100
20
3. Joint Joint Spac Spacing ing ( M/join M/jointt atau atau CM/jo CM/joint int ) Tabel 3. Ratings of range of joint spacing (m/joint)
Joint Spacing
Rating
--------------------------- ------------------------- 200
20
4. Join Jointt cond condit itio ion n Tabel 4. Ratings of range of joint condition
Condition
Rating
•
Soft Soft go goug ugee 5 mm, mm, sep separ arat ated ed 5 mm, mm, co cont ntin inuo uous us
0
•
Slic Sl icke kens nsid ided ed su surfa rface, ce, go goug ugee 5 mm, mm,
10
•
separation 1 - 5 mm Slight Slighty y roug rough h surf surface ace separa separatio tion n 1 mm, highly highly
20
weathered walls •
25
Slight Slighty y roug rough h surf surface ace separa separatio tion n 1 mm, slighlt slighlty y weathered walls
•
Very Very rough rough surface surfaces, s, not not cont continu inuous ous,, no separat separation ion,,
30
unweathered walls
5. Grou Ground nd Wate Waterr Con Condi diti tion on Tabel 5. Ratings of groundwater condition Groundwater Condition
Rating
•
Flowing
0
•
Dripping
4
•
Wet
7
• •
Damp Completely dry
10 15
6. Joint Joint Condi Conditio tion n Relatin Relating g to the Slop Slopee of the Pit Pit Tabel 6. Ratings of joint condition relating to slope of pit
Very CASE PLANAR
Unfavor-able
Favorable
Favorable
Fair
>30O
30O – 20O
20O – 10O
Very unfavor-able
10O – 15O
10O
1.00 10O – 0O
1.00 0O
1.00 0 - (-10O)
1.00 < –10O
TOPPLING
120O -50
-60
P/T
O
O
O
-25
-6
0.40
O
7. Meth Method od of Excav Excavat atio ion n Tabel 7. Rating of adjustment factor for method of excavation
Method of Excavation
Adjustment Factor
•
Natural Sl Slope
F4 = + 15
•
Presplitting
F4 = + 10
•
Smooth Blasting
F4 = + 8
•
Normal Bl Blasting
F4 =
• •
Defi ficcient Blast stiing Mech Mechan anic ical al Exca Excav vatio ation n
F4 = - 8 F4 = 0
0
8. Total Total Rating Rating to to Determ Determine ine the the Class Class Itself Itself Tabel 8. Rock mass description based on RMR value
CLASS NO.
V
IV
III
II
I
RMR
0-20
21-40
41-60
61-80
81-100
Description
Very bad
Bad
Normal
Good
Very good
Stabillity
Fully
Instable
Partially
Stable
Fully stable
Instable Failures
stable
Big planar or Planar or big Some joint Some block soil – like wedges or many Re-
Important
excavation
correction
Support
wedges Systematic
Occasional
None
None
Sela Selain in meto metode de RMR RMR ju juga ga digu diguna naka kan n meto metode de SMR SMR un untu tuk k pe pene nent ntua uan n ni nila laii kemiringan lereng, SMR adalah nilai sudut kemiringan lereng maksimum massa batuan yang berada dalam kondisi stabil dan nilainya ditentukan dari nilai RMRnya. Prosedur perhitungan SMR dengan berdasarkan RMR dengan menggunakan beberapa rumus berikut : 1. Laub Laubsc sche herr ( 1975 1975 ) Dengan tabel pengklasifikasian:
2. Roma Roman no
RMR
SMR (o)
80 –100
75
60 – 80
65
40 – 60
55
20 – 40
45
00 - 20
35
( 19 1980 80 )
Dengan formula yang berlaku yaitu: SMR = RMR – (F1 x F2 x F3) F3) + F4 F4
3. Hall
( 1985 )
;F4 = 0
Dengan formula yang digunakan yaitu: SMR = 0.65 RMR + 25
4. Orr ( 1992 ) Dengan formula: SMR = 35 ln RMR - 71
Gang Ga nggu guan an ke kesta stabi bila lan n lere lereng ng diko dikont ntro roll ol oleh eh ko kond ndis isii morf morfol olog ogii (teru (teruta tama ma kemiringan lereng), kondisi batuan ataupun tanah penyusun lereng dan kondisi hidrologi hidro logi atau tata air pada lereng. Meskipun suatu lereng rentan atau berpotensi berpotensi untuk longsor, karena kondisi kemiringan lereng, batuan/tanah dan tata airnya, namun lereng tersebut belum akan longsor atau terganggu kestabilannya tanpa dipicu oleh proses pemicu. Proses pemicu longsoran dapat berupa :
Peningkatan kandungan air dalam lereng, sehingga terjadi akumulasi air yang merenggangkan ikatan antar butir tanah dan akhirnya mendorong butir-butir tanah untuk longsor. Peningkatan kandungan air ini sering disebabkan oleh meresapnya air hujan, air kolam/selokan yang bocor atau air sawah kedalam lereng.
Getaran Get aran pada pada lereng lereng akibat akibat gempa gempa bumi bumi ataupun ataupun ledaka ledakan, n, pengga penggalia lian, n, getaran getara n alat/kendara alat/kendaraan. an. Gempa bumi pada tanah pasir dengan dengan kandungan kandungan air sering mengakibatkan liquefaction (tanah kehilangan kekuatan geser dan daya dukung, dukung, yang diiringi dengan penggenanga penggenangan n tanah oleh air dari bawah tanah).
Peningkatan beban yang melampaui daya dukung tanah atau kuat geser tanah. Beban yang berlebihan ini dapat berupa beban bangunan ataupun pohon-pohon yang terlalu rimbun dan rapat yang ditanam pada lereng lebih curam dari 40 derajat.
Pemotonga Pemot ongan n kaki lereng secara sembarangan sembarangan yang mengakibatkan mengakibatkan lereng kehilangan gaya penyangga.
ANALISIS KESTABILAN LERENG METODE TAYLOR
Metode Meto de kestab kestabila ilan n Taylor Taylor ( 1937, 1937, 1948) 1948) diterb diterbitk itkan an melalu melaluii analisi analisiss teg tegasan asan keselur kese luruha uhan n dan menggu menggunak nakan an kaedah kaedah bulata bulatan n geseran geseran.. Melalu Melaluii kaedah kaedah ini, ini, bulatan gelinciran genting bagi sesuatu cerun ditentukan olah dua faktor yaitu kedalaman lapisan kukuh dan jarak daripada kaki cerun yang mungkin berlaku gelinc gel inciran iran.. Bila Bila terdap terdapat at lapisan lapisan kukuh kukuh di bawah bawah cerun, cerun, satah satah gelinc gelincira iranny nnyaa dihadkan disini dan faktor keselamtannya juga meningkat. Penggunaan metode Taylor lebih sesuai bagi masalah–masalah yang melibatkan tanah lempung tepu tak bersalir (yaitu bagi ö=0) atau bagi kes-kes yang kurang biasa dimana tekanan air liang adalah sifar. Metode Kestabilan Taylor (1937)
Kaed Ka edah ah bu bula lata tan n ge geser seran an ya yang ng dipe dipert rtim imba bang ngka kan n ol oleh eh Tayl Taylor or (1 (193 937) 7) da dala lam m analisisnya adalah sebagaimana yang ditunjukan pada gambar. (a) Jejari bulatan kegaga keg agalan lan diberi diberikan kan sebaga sebagaii R dan jejari bulata bulatan n geseran geseran diberi diberi oleh oleh R sin ö.Sebarang garis tangen kepada bulatan geseran senantiasa menyilang salah satu bulatan kegagalan pada sudut ö. Oleh itu sebarang daya daya luar yang bertindak menerusi sudut ö kepada unsur di satah bulan kegagalan semestinya menjadi garis tangen kepada bulatan kegeseran. Konsep tegasan keseluruhan digunakan dalam analisis Taylor dan menganggap koefisien koefis ien kohesif, C sebagai sebagai malar dengan kedalaman. kedalaman. Bagi sesuatu nilai ö yang terte ter tent ntu, u, ting tinggi gi ge gent ntin ing g cerun cerun be berk rkad adar ar te teru russ ke kepa pada da ko koef efisi isien en ko kohe hesif sif da dan n berkadar songsang kepada berat unit tanah menurut persamaan: Ns.C HC = ……………………………………………………………..(1) ã atau ã. H C HS = C Hc = Tinggi genting C = koefisien kohesif tanah ã = berat unit tanah
NS = faktor kestabilan Semantara factor keselamatan, FS pula diberikan sebagai : FS : tan∂ C
tan∂ : HC
H
…………………………………………....(2)
Nombor kestabilan, NS hanya bergantung kepada sudut cerun, â dan sudut geseran gese ran dalam, ö.Dalam ö.Dalam metode metode ini nilai â beruba berubah h daripa daripada da 0° hingga hingga 90° manaka man akala la nilai nilai ö.beru ö.berubah bah daripa daripada da 0° hingga hingga 25 25°.D °.Dalam alam metode metode ini, ini, nilai nilai D berubah daripada 1.0 hingga 0° 0° dengan â berubah daripada 0° hingg hinggaa 90°.
Contoh penggunaan metode Taylor (1937) Satu Satu po poto tong ngan an ak akan an dibu dibuat at da dala lam m tanah tanah ya yang ng memp mempun unya yaii ko koef efisi isien en
kohesif,C=11.48 kN/m2; berat unit tanah, 'ã = 18.84 kN/m3 dan sudut geseran da dala lam, m, ö= 10 10°. °. Sudu Sudutt ce ceru run, n, diten ditentu tuka kan n pa pada da 60 60°. °. Keda Kedalam laman an maks maksim imum um potongan yang boleh dibuat ingin ditentukan dengan mengekalkan faktor keselamatan 1.5. Penyelesaiannya didapati dengan menggunakan Gambar 2.1.(b) di mana bagi ö=10° dan â=60°' nilai NS = 7.15. Seterusnya dengan menggunakan persamaan (2.1.) dan (2.2.), tinggi potongan yang selamat , H didapati sebagai 2.9 m. Katakan satu potongan lagi akan dibuat dalam lempung lembut sedalam 9.14 m. Tanah mempunyai berat unit, 'ã = 18.18 kN/m3 dan koefisien kohesif, C = 28.7 kN/m2. Dasar kukuh terletak di bawah lapisan lembut pada kedalaman 13.72 dari permukaan tanah. Dalam kes inis atu sudut cerun, â dan tempat kegagalan yang mungkin berlaku ingin ditentukan. Penyelesaian kepada masalah di atas boleh didapati melalui Gambr 2. dengan anggapan bahwa nilai ö adalah sifar dalam tanah lempung lembut. lembut. Faktor Faktor kedalaman, kedalaman, D didapati didapati sebagai DH/H = 1.50. 1.50. Jika kegagalan mungkin berlaku, tinggi genting, Hc adalah 9.14 m dan nilai faktor kestabilan, NS yang sepadan adalah = 6.0, didapat â = 32°.
DISKUSI
Kestabilan lereng merupakan salah satu bagian penting yang harus mendapat perhatian lebih dalam perencanaan di bidang geoteknik karena kestabilan lereng ini sangat berhubungan dengan keamanan, potensi dan kendala dari suatu wilayah. Kestabilan lereng mempunyai hubungan yang erat dengan metode RMR ( Rock Mass Rating ) dan SMR ( Slope Mass Rating ). Dimana perhitungan kestabilan lereng bergantung pada metoda RMR dan SMR yang didukung data RQD batuan sekitar wilayah penelitian. Keadaa Kea daan n stabil stabilitas itas suatu suatu lereng lereng di suatu suatu wilaya wilayahda hdapat pat diliha dilihatt dari dari hasil hasil pemetaan diskontinuitas struktur geologi pada batuan di suatu wilayah. Data
diskontinuitas struktur geologi ini juga didukung oleh data deskripsi batuan, data hidrologi, kekerasan batuan dan perhitungan sudut-sudut lereng. Metode RMR digunakan untuk mengevaluasi ketahanan massa batuan sebagai salah satu salah satu cara cara untuk untuk menent menentuk ukan an kemiri kemiringa ngan n lereng lereng maksim maksimum um yang yang bisa bisa diaplikasikan dalam hal pembuatan terowongan. Penentuan RMR bukanlah suatu pekerjaan yang bisa dianggap enteng karena dalam penentuan ini kita memper mem perhit hitung ungkan kan beberap beberapaa faktor faktor yang yang mempen mempengar garuhi uhi nilai nilai RMR terseb tersebut. ut. Faktor-faktor tersebut antara lain :
1. UCS ( MPa ) 2. RQD ( % ) 3. Joint Spacing ( M/joint atau CM/joint ) 4. Joint condition 5. Ground Water Condition 6. Joint Condition Relating to the Slope of the Pit 7. Method of Excavation 8. Total Rating to Determine the Class Itself
Sedangkan di dalam metode SMR, dipakai untuk mengukur nilai sudut kemiringan lereng maksimum massa batuan yang berada dalam kondisi stabil dan nila nilain inya ya
diten itentu tuka kan n
dar arii
nilai ilai
RMRRMR-n nya. ya.
menggunakan beberapa rumus berikut : 1. Laub Laubsc sche herr ( 1975 1975 ) 2. Roma Roman no
( 19 1980 80 )
3. Hall
( 1985 )
4. Orr
( 1992 )
Pro Prose sed dur
perh perhit itu unga gan n
SMR
KESIMPULAN
Dari beberapa uraian diatas dapat disimpulkan beberapa kesimpulan,yaitu : a. Perhitungan kestabilan lereng bergantung pada metoda RMR dan SMR yang didukung data RQD batuan sekitar wilayah penelitian. b. Keadaan stabilitas suatu lereng di suatu wilayahdapat dilihat dari hasil
pemetaan diskontinuitas struktur geologi pada batuan di suatu wilayah. Data diskontinuitas struktur geologi ini juga didukung oleh data deskripsi batuan, data hidrologi, kekerasan batuan dan perhitungan sudut-sudut lereng. Metode RMR diguna digunakan kan untuk untuk mengev mengevalu aluasi asi ketaha ketahanan nan massa massa batuan batuan c. Metode sebagai salah satu cara untuk menentukan kemiringan lereng maksimum yang bisa diaplikasikan dalam hal pembuatan terowongan.
d. SMR adalah nilai sudut kemiringan lereng maksimum massa batuan yang
berada dalam kondisi stabil dan nilainya ditentukan dari nilai RMR-nya. RMR-nya. Gangguan kestabilan lereng dikontrol dikontrol oleh kondisi kondisi morfologi morfologi (terutama e. Gangguan kemiringan lereng), kondisi batuan ataupun tanah penyusun lereng dan kondisi hidrologi atau tata air pada lereng. f. Taylor (1937, 1948) menerbitkan metode kestabilan cerun menggunakan
ko kons nsep ep tega tegasan san ke kesel selur uruh uhan an da dan n be berd rdasa asark rkan an ke kepa pada da bu bula lata tan n ge gese seran ran.. Penggunaa Peng gunaannya nnya lebih sesuai bagi masalah-masalah masalah-masalah yang melibatkan melibatkan tanah lempung tepu tak bersalir (iaitu bagi φ=0) atau bagi kes-kes yang kurang biasa di mana tekanan air liang adalah sifar. Selain daripada itu, metode Taylor (1948) (194 8) memberikan memberikan pertimbangan pertimbangan khusus khusus kepada kepada beberapa beberapa keadaan keadaan cerun seperti kes khusus kepada beberapa keadaan cerun seperti kes penenggelaman dan penyusutan, resipan tetap dan kesan rekahan tegangan.
DAFTAR PUSTAKA AI AIKL KLIE IE,, L. L.D. D. 1985. 1985. To Tota tall an and d part partia iall fact factor ors s of sa safe fety ty in ge geot otec echn hnic ical al engineering. Canadian Gerotechnical Journal, 22: 477-482. __________1987. Charts fot the design and evaluation of simple earth slopes using total and partial factors of safety: A review re view of several available methods Canadian Geotechnical Journal, 24: 216-231. BISHOP, A.W. 1952. The stability of earth dams, Ph,D. Thesis, University of London. __________1954. the use of pore pressure coefficients in in practice, Geotechnique,4:148-152. __________1955. The use of the slip circle in the the stability analysis analysis of slopes, Geotechnique,5:7-17. BISHOP, A.W. and BJERRUM, H. 1960. The relevance of o f the triaxial test to the solution of stability problems, ASCE Research Conference on Shear Strength of Cohesive Soils, Boulder (Colorado): 437-501. BISHOP, BISHO P, A.W. and MORGENSTE MORGENSTERN, RN, N. 1960. Stability Stability coeff coefficien icientt for earth slopes. Geotechnique,101:129-150.
CASAGRANDE, A. 1950. Notes on the design of earth dams. Journal of the Boston Society of civil Engineers, 37:405-429. CHOWDHURY, R.N. 1977. A new approach to slope stability studies, Research Report, Dept. of Civil Eng., University of Wolongong, Australia. __________1978. Slope analysis. Development in geotechnical engineering, Dept. of Civil Eng., Vol. University ofWolongong, Australia, Vol. 22. COUSIN, B.F. 1978. Stability charts for sample earth slopes. ASCE Journal of the Geotechnnical Engineering Division, 104 (GT2): 267-279. DUNCAN, J.M. and BUCHIGNANI, A.L. 1975. AN engineering manual for slope stability analysis. University of California, Berkeley, CA. FELENIUS, W. 1936. Calculation of the stability of earth dams. Proceedings, Second Confrence on Large Dams, Washington, DC, Vol. 4:445-463. JANBU, N. 1954. Stability analysis of slopes with dimensionless parameter. D.Sc thesis, Harvard University, Cambridge, MA.
[email protected]@jbptitbpp Hadi Suntoko, Mauritz L Tobing,Pusat Pengkajian Energi Nuklir, PPEN-BATAN.
P A PE R G E O TE K N I K ”Kestabilan Lereng”
Disusun untuk memenuhi Tugas Mata kuliah geoteknik
Oleh:
Petrus Roy T.S
D1H040045
Reza Syahputra
D1H040014
Annisa Dzawilfitri
D1H040017
Handra Rasfi E.N
D1H040028
Mintro Simanjuntak
D1H040031
Yudi Yudiansyah
D1H040032
Sigit Sig it Pra Praset setya ya
D1H D1H040 040039 039
Yendri P.S
D1H040043
JURUSAN TEKNIK GEOLOGI FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM UNIVERSITAS PADJADJARAN Jatinangor, 2007
