Analisis Stabilitas Lereng

Analisis Stabilitas Lereng

1.    Umum

        Intake PDAM direncanakan mengambil air dari sungai Progo, dan berada pada bagian tepi sungai yang berbatasan dengan lereng setinggi 19,65 m dengan kemiringan rata-rata 2 H :  3 V. Oleh karena untuk memperoleh ruang area Intake PDAM memerlukan pemotongan lereng setinggi 19,65 m dengan kemiringan rata-rata 1 H : 4 V.   Konstruksi intake sedalam 11,5  m dilaksanakan dengan galian tegak 90^o sebagaimana terlihat pada Gambar 1. Studi analisis keamanan lereng dan galian dilakukan untuk mengetahui potensi bahaya kelongsoran yang mungkin terjadi pada proses pelaksanaan pemotongan lereng, galian intake dan selama pelaksanaan konstruksi intake dan juga talud pada lereng. Laporan ini berisi analisis stabilitas lereng dan galian menggunakan metode finite elemen (finite element method, FEM), pada proses pemotongan lereng dan galian intake. 

Gambar 1. Potongan melintang konstruksi talud dan intake.

2.    Kemiringan dan Perlapisan Tanah Lereng Kondisi Eksisting

       Untuk mengevaluasi kondisi lereng eksisting dilakukan survai dilokasi pekerjaan. Gambar 2 menunjukkan secara visual lereng ditutupi oleh pohon-pohon, sehingga berkesan cukup landai, namun demikian keadaan sesungguhnya cukup curam karena pohon-pohon tumbuh pada arah horizontal. Tanah permukaan berupa tanah pasir berlanau berwarna coklat dan terdapat akar pohon pada bagian atas. Hasil pengukuran detail topografi menunjukkan bahwa lereng memiliki kemiringan rata-rata 2 H : 3 V sebagaimana tampak pada Gambar 1.  Uji pemboran dalam dilakukan pada kaki lereng dan tepi sungai sebanyak 1 (satu) titik sedangkan 2 (dua) titik sondir dan 1 (satu) titik bor dangkal dilakukan di lokasi rumah pompa. Hasil uji bor dalam menunjukkan bahwa perlapisan tanah pada tepi sungai berupa pasir kasar disetai kerikil dan batu-batu besar (boulder) dengan kepadatan tinggi yang ditunjukkan dari nilai Nspt > 50. Hasil uji sondir dan bor dangkal menunjukkan lapisan tanah keras dengan nilai tahanan ujung q_c > 220 kg/cm² ada pada kedalaman 2-3 m dari permukaan tanah. Secara umumdari hasil penyelidikan tanah dan lokasi dapat diperkirakan bahwa perlapisan tanah di lereng area intake terdiri atas 2 lapisan yaitu : 1) tanah permukaan berupa tanah pasir berlanau dengan ketebalan 2 – 3 m dan 2) tanah pasir bercampur kerikil dan batu-batu besar yang ada pada kedalaman 2-3 m dari permukaan tanah.

 

 

Gambar 2. Survai lokasi.

3.    Analisis FEM

        Analisis FEM dilakukan untuk memodelkan tahap-tahap pelaksanaan konstuksi (construction stage)  pemotongan lereng dan galian intake. Setiap tahap dilakukan analisis angka keamanan, SF yang menggambarkan tingkat keamanan lereng sekaligus dibandingkan dengan persyaratan angka keamanan yang harus dipenuhi.

3.1.   Model Geometri.

        Berdasarkan hasil survai lokasi, penyelidikan tanah dan pengukuran topografi, kondisi perlapisan tanah eksisting dimodelkan dalam analisis FEM sebagai  model geometri seperti terlihat pada Gambar 3. Dalam model geometri perlapisan tanah terdiri atas dua lapisan yaitu: tanah pasir yang bercampur lanau selanjutnya disebut sebagai tanah permukaan, dan pasir bercampur boulder yang “tersementasi” ringan. Kedua lapisan tanah dimodelkan dengan model mohr-coloumb.

        Parameter tanah yang digunakan dalam analisis diperoleh dari analisis balik dengan asumsi angka aman, (safety factor, SF) kondisi lereng eksisting 1,3, juga dengan mempertimbangkan hasil pengujian lapangan dan laboratorium.  Pasangan batu dimodelkan sebagai tanah dengan modulus elastisitas, kohesi dan sudut gesek dalam sangat tinggi. Nilai parmeter tanah yang digunakan dalam analisis dapat dilihat pada Table 1.

        Keterbatasan jumlah titik (hanya satu titik bor mesin pada bagian kaki lereng) menyebabkan elevasi perlapisan tanah pada area lereng tidak diketahui, oleh karena itu dilakukan dua simulasi, yaitu simulasi 1. Anggapan bahwa tanah keras pasir bercampur boulder yang “tersementasi” ringan ada pada elevasi dangkal mengikuti bentuk lereng dan simulasi 2.  Anggapan bahwa tanah keras pasir bercampur boulder yang “tersementasi” ringan pada bagian lreng hampir lurus h orizontal dengan elevasi hampir sama dengan elevasi lapisan  tanah keras pasir bercampur boulder yang “tersementasi” ringan di bagian kaki lereng.

Tabel 1. Parameter Tanah.

Lapisan Tanah	Berat volume kering, gk (kN/m3)	Berat volume basah, gb (kN/m3)	Modulus elastisitas, E (kN/m2)	Kohesi, c (kN/m2)	Sudut gesek dalam, f (o)
Pasir Permukaan	17	20	20000	25	40
Pasir Dalam	17	20	120000	45	25
Pasangan Batu	24	24	200000	200	45

(a)

(b)

              

Gambar 3. Geometri model a) simulasi 1 dan b) simulasi 2

3.2. Analisis Stabilitas Lereng

Tahap 1

Pemotongan lereng sampai dengan 5 m bagian atas sebagaimana terlihat pada Gambar 4. Hasil analisis menunjukkan bahwa untuk simulasi 1 deformasi maksimal yang terjadi adalah 54,65 mm dan angka aman SF=1,36 sedangkan simulasi 2 deformasi maksimal yang terjadi adalah 95,10 mm dan angka aman SF=1,43.  

(a)   

                                                   (b)                                                    

Gambar 4. Deformasi tahap 1 a) simulasi 1 dan b) simulasi 2

Tahap 2

Pemotongan lereng sampai dengan 9 m bagian atas sebagaimana terlihat pada Gambar 5. Hasil analisis menunjukkan bahwa untuk simulasi 1 deformasi maksimal yang terjadi adalah 53,62 mm dan angka aman SF=1,38 sedangkan simulasi 2 deformasi maksimal yang terjadi adalah 95,36 mm dan angka aman SF=1,43.

(a)

  (b)

                                                                                          

Gambar 5. Deformasi tahap 2 a) simulasi 1 dan b) simulasi 2

Tahap 3

Pemotongan lereng sampai dengan 13 m bagian atas sebagaimana terlihat pada Gambar 6. Hasil analisis menunjukkan bahwa untuk simulasi 1 deformasi maksimal yang terjadi adalah 47,54 mm dan angka aman SF=1,25 sedangkan simulasi 2 deformasi maksimal yang terjadi adalah 83,51 mm dan angka aman SF=1,25. .

 

(a) 

                                                 (b)

Gambar 6. Deformasi tahap 3 a) simulasi 1 dan b) simulasi 2

Tahap 4

Pemotongan lereng sampai dengan 17 m bagian atas sebagaimana terlihat pada Gambar 6. Hasil analisis menunjukkan bahwa untuk simulasi 1 deformasi maksimal yang terjadi adalah 43,22 mm dan angka aman SF=1,07 sedangkan simulasi 2 deformasi maksimal yang terjadi adalah 82,95mm dan angka aman SF=1,07.

(a) 

                                                                                 (b)

Gambar 6. Deformasi tahap 4 a) simulasi 1 dan b) simulasi 2

Tahap 5

Pemotongan lereng sampai dengan elevasi talud eksisting bagian atas atau kaki lereng sebagaimana terlihat pada Gambar 7. Hasil analisis menunjukkan bahwa untuk simulasi 1 deformasi maksimal yang terjadi adalah 43,33 mm dan angka aman SF=1,07 sedangkan simulasi 2 deformasi maksimal yang terjadi adalah 85,45mm dan angka aman SF=1,07.

.

(a) 

                                               (b)

Gambar 1. Deformasi tahap 5 a) simulasi 1 dan b) simulasi 2

Tahap 6

Galian intake sampai dengan kelaman -6,0 m dari elevasi talud bagian atas sebagaimana terlihat pada Gambar 7. Hasil analisis menunjukkan bahwa pada tahapan ini terjadi keruntuhan tanah pada lereng baik pada simulasi 1 maupun simulasi 2.

 (a)

 

                                              (b)

Gambar 7. Deformasi tahap 6 a) simulasi 1 dan b) simulasi 2

Rangkuman hasil analisis stabilitas lereng kodisi lereng eksisting sampai dengan tahap 6 dapat dilihat pada Tabel 2, Gambar 8 dan Gambar 9.  Pada pemotongan lereng tahap 4 dan tahap 5 baik pada simulasi letak tanah keras pasir tersementasi mengikuti kemiringan lereng (simulasi 1) maupun hampir sejajar elevasi tanah keras pasir tersementasi di tepi lereng (simulasi 2) diperoleh nilai nilai angka aman, SF lereng  yang sama yaitu 1,07. Hal ini menunjukkan bahwa mulai tahap 4 simulasi letak tanah keras pasir tersementasi tidak berpengaruh pada stabilitas/keamanan lereng. Hasil analisis stabilitas lereng kedua simulasi juga menunjukkan bahwa keruntuhan terjadi pada tahap 6, yaitu ketika pekerjaan galian intake sampai dengan -6,0 m dari elevasi talud bagian atas. 

Tabel 2. Angka aman, SF hasil analisis.

	Angka aman, SF
Tahap konstruksi	Lereng Eksisting	1	2	3	4	5	6
Simulasi 1	1,30	1,36	1,38	1,25	1,07	1,07	Runtuh
Simulasi 2	1,32	1,43	1,43	1,25	1,07	1,07	Runtuh

Gambar 8.  Angka aman, SF hasil analisis stabilitas lereng kondisi eksisting – tahap 6 simulasi 1

Gambar 9. Angka aman, SF hasil analisis stabilitas lereng kondisi eksisting – tahap 6 simulasi 2

4.    Kesimpulan

1.         Keruntuhan terjadi pada tahap galian intake sampai dengan kededalaman -6.0 m dari elevasi talud bagian atas.

2.         Angka aman, SF terkecil 1,07 terjadi pada tahap 4 yaitu ketika pemotongan lereng mencapai ketinggian 8-9 m diatas elevasi talud bagian atas.