Stabilitas Lereng (slope stability)

Definisi... Gerakan tanah (mass movement) ialah perpindahan massa tanah/batu pada arah tegak, miring, atau mendatar dari kedudukan semula. Gerakan tanah mencakup gerak rayapan, aliran, dan longsoran (land slide). Menurut definisi ini maka longsoran adalah bagian dari gerakan tanah.

Longsor Longsor adalah perpindahan material pembentuk lereng berupa batuan, tanah, atau material campuran tersebut, bergerak kebawah atau keluar lereng. Proses terjadinya longsor diawali oleh air yang meresap ke dalam tanah akan menambah bobot tanah. Jika air tersebut menembus sampai ke tanah kedap air yang berperan sebagai bidang gelincir, maka tanah menjadi licin dan tanah pelapukan diatasnya akan bergerak mengikuti lereng dan keluar lereng.

Bentuk kelongsoran Ada beberapa jenis bentuk kelongsoran, yaitu: longsor translasi, longsor rotasi, pergerakan blok, runtuhan batu, rayapan tanah, aliran bahan rombakan. Di Indonesia jenis longsor yang paling sering terjadi adalah longsor translasi dan longsor rotasi. Jenis tanah longsor yang paling banyak memakan korban jiwa adalah aliran bahan rombakan.

Jenis-jenis longsor 1. Longsor Translasi: Longsor ini terjadi karena bergeraknya massa tanah dan batuan pada bidang gelincir berbentuk rata atau menggelombang landai.

Jenis-jenis longsor 2. Longsor Rotasi: Longsoran ini muncul akibat bergeraknya massa tanah dan batuan pada bidang gelincir berbentuk cekung.

Jenis-jenis longsor 3. Pergerakan Blok: Pergerakan blok terjadi karena perpindahan batuan yang bergerak pada bidang gelincir berbentuk rata. Longsor jenis ini disebut juga longsor translasi blok batu.

Jenis-jenis longsor 4. Runtuhan Batu: Runtuhan batu terjadi saat sejumlah besar batuan atau material lain bergerak kebawah dengan cara jatuh bebas. Biasanya, longsor ini terjadi pada lereng yang terjal sampai menggantung, terutama di daerah pantai. Runtuhan batu-batu besar dapat menyebabkan kerusakan parah.

Jenis-jenis longsor 5. Rayapan Tanah: Longsor ini bergerak lambat serta serta jenis tanahnya berupa butiran kasar dan halus. Longsor ini hampir tidak dapat dikenal. Setelah beberapa lama terjadi longsor jenis rayapan, posisi tiang-tiang telepon, pohon-pohon, dan rumah akan miring kebawah.

Jenis-jenis longsor 6. Aliran Bahan Rombakan: Longsor ini terjadi ketika massa tanah bergerak didorong oleh air dan terjadi di sepanjang lembah yang mencapai ratusan meter jauhnya. Kecepatan bergantung pada kemiringan lereng, volume air, tekanan air dan jenis materialnya.

Faktor-faktor yang menyebabkan longsor Tanah longsor terjadi bila: gaya pendorong pada lereng > gaya penahan Gaya pendorong dipengaruhi oleh: - besarnya sudut kemiringan lereng, - air, - beban, - berat jenis tanah atau batuan. Gaya penahan dipengaruhi oleh: - kekuatan batuan dan kepadatan tanah. Faktor penyebab terjadinya gerakan pada lereng juga tergantung pada kondisi batuan dan tanah penyusun lereng, struktur geologi, curah hujan, vegetasi penutup dan penggunaan lahan pada lereng tersebut, namun secara garis besar dapat dibedakan sebagai faktor alam dan faktor manusia.

Faktor alam Kondisi geologi : batuan lapuk, kemiringan lapisan, sisipan lapisan batu lempung, struktur sesar dan kekar, gempa bumi, stratigrafi, dan gunung berapi. Iklim : curah hujan yang tinggi. Keadaan topografi : lereng yang curam. Keadaan air : kondisi drainase yang tersumbat, akumulasi massa air, erosi dalam, pelarutan dan tekanan hidrostatika.  Tutup lahan yang mengurangi tahan geser, misalnya tanah kritis. Getaran yang diakibatkan oleh gempa bumi, ledakan, getaran mesin, dan getaran lalu lintas kendaraan.

Faktor manusia Pemotongan tebing pada penambangan batu di lereng yang terjal. Penimbunan tanah urugan di daerah lereng. Kegagalan struktur dinding penahan tanah. Penggundulan hutan. Budidaya kolam ikan diatas lereng. Sistem pertanian yang tidak memperhatikan irigasi yang aman. Pengembangan wilayah yang tidak di imbangi dengan kesadaran masyarakat, sehingga RUTR tidak ditaati yang akhirnya merugikan sendiri. Sistem drainase daerah lereng yang tidak baik.

Gejala umum tanah longsor Munculnya retakan-retakan di lereng yang sejajar dengan arah tebing. Biasanya terjadi setelah hujan. Munculnya mata air baru secara tiba-tiba. Tebing rapuh dan kerikil mulai berjatuhan. Jika musim hujan biasanya air tergenang, menjelang bencana itu, airnya langsung hilang. Pintu dan jendela yang sulit dibuka. Runtuhnya bagian tanah dalam jumlah besar. Pohon/tiang listrik banyak yang miring. Halaman/dalam rumah tiba-tiba ambles.

Tujuan Analisis Stabilitas Lereng Mengetahui stabilitas jangka pendek dan jangka panjang Mengetahui kemungkinan terjadinya longsor Mengetahui cara untuk mendesain ulang lereng yang telah longsor

Prinsip Dasar Analisa Faktor Aman Lereng = tahanan geser sepanjang L (t/m2) c = kohesi massa lereng (t/m2) L = panjang segmen bidang gelincir (m) W = berat massa lereng di atas segmen L (ton) V = beban luar (ton) = sudut yg dibentuk oleh bidang gelincir dg bidang horisontal (derajat) = tekanan pori (water x h x L) ᶲ = sudut geser dalam massa lereng (derajat) S = gaya dorong geser (ton/m2) F = faktor aman lereng (tanpa satuan)

Beberapa cara melakukan analisis stabilitas lereng Secara garis besar dibagi 3 (tiga) kelompok: Cara pengamatan visual yaitu 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. Cara ini kurang teliti, tergantung dari pengalaman seseorang. Cara ini dipakai bila tidak ada resiko longsor terjadi saat pengamatan. Cara komputasi adalah dengan melakukan hitungan berdasarkan rumus (Fellenius, Bishop, Janbu, Sarma, Bishop modified ,dan lain-lain). 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).

Hubungan Nilai Faktor Keamanan Lereng dan Intensitas Longsor Kejadian longsor F < 1,07 Sering terjadi longsor (lereng labil) 1,07 < F < 1.25 Pernah terjadi longsor (lereng kritis) F > 1,25 Jarang terjadi longsor (lereng relatif stabil)

Data yang diperlukan untuk perhitungan faktor aman lereng Data lereng untuk membuat penampang lereng: sudut lereng, tinggi lereng, dan panjang lereng dari kaki lereng ke puncak lereng. Data mekanika tanah - sudut geser dalam (ᶲ; derajat) - kohesi (c; kN/m2 atau ton/m2) - berat isi tanah basah (wet; kN/m3 atau ton/m3) - kadar air tanah (w; %)

Beberapa metode utk analisis stabilitas lereng

Stabilitas Lereng Menerus (infinite slope) Tanpa rembesan air W Na Ta H c b b Tegangan normal (s) akibat berat W adalah W = LH g Na = LH g . cos b Ta = LH g . sin b Tegangan geser (t) akibat berat W adalah

Stabilitas Lereng Menerus (infinite slope) Tanpa rembesan air Tegangan geser (t) diimbangi/ ditahan oleh kuat geser tanah (tf) tf = c + s tan f tf = c + L H g cos b tan f Stabilitas lereng :

Stabilitas Lereng Menerus (infinite slope) Tanpa rembesan air Pada kondisi kritis tf = td c + g.H cos2 b tan f = g. H. cos b. sin b 1. Untuk tanah berbutir kasar, c = 0 g.H cos2 b tan f = g. H. cos b. sin b tan f = tan b 2. Untuk tanah berbutir halus, f = 0 c = g. H. cos b. sin b

Stabilitas Lereng Menerus (infinite slope) Dengan Rembesan Air arah rembesan air W Na H cos2 b Ta H cos b H c b b b tegangan normal (s) akibat berat W adalah W = LH gsat Na = LH gsat . cos b Ta = LH gsat . sin b tegangan geser (t) akibat berat W adalah

Stabilitas Lereng Menerus (infinite slope) Dengan Rembesan Air Tegangan geser (t) diimbangi/ ditahan oleh kuat geser tanah (tf) tf = c + s’ tan f tf = c + (s-u) tan f dimana u = gw H cos2 b s = gsat H cos2 b tf = c + (gsat H cos2 b - gwH cos2 b ) tan f tf = c + (gsat - gw ) H cos2 b tan f tf = c + g’H cos2 b tan f

Stabilitas Lereng Menerus (infinite slope) Dengan Rembesan Air Pada kondisi kritis (seimbang), tf = td c + g ’ .H cos2 b tan f = gsat. H. cos b. sin b

Stabilitas Lereng Menerus (infinite slope) Dengan Rembesan Air 1. Untuk tanah berbutir kasar, c = 0 g ‘ .H cos2 b tan f = g sat. H. cos b. sin b Kemiringan lereng maksimum adalah atau 2. Untuk tanah berbutir halus, f = 0 c = g sat. H. cos b. sin b

Stabilitas Lereng Tinggi Terbatas (finite slope) dengan Bidang Longsor Lurus H A B C Ta Na W b q Berat massa ABC Gaya normal (Na) Gaya pendorong (Ta)

Stabilitas Lereng Tinggi Terbatas (finite slope) dengan Bidang Longsor Lurus Tegangan normal (s) adalah Tegangan geser (t) adalah

Stabilitas Lereng Tinggi Terbatas (finite slope) dengan Bidang Longsor Lurus Tegangan geser akan ditahan (diimbangi) oleh kuat geser tanah Stabilitas lereng ditentukan dari perbandingan kuat geser tanah (tf ) dengan tegangangeser tanah (t) SF (safety factor) adalah faktor keamanan. Lereng akan stabil bila SF bernilai 1 atau lebih

Stabilitas Lereng Tinggi Terbatas (finite slope) dengan Bidang Longsor Lurus

Stabilitas Lereng Tinggi Terbatas (finite slope) dengan Bidang Longsor Lurus Pada kondisi kritis SF = 1, atau tf = t, maka Sehingga dengan penyederhanaan diperoleh Tinggi maksimum lereng adalah

Stabilitas Lereng Tinggi Terbatas (finite slope) dengan Bidang Longsor Melingkar C j D R W1 H R L1 F A B L2 W2 E Berat tanah W1 = luas EFCD g Kuat geser tanah akibat kohesi, c Berat tanah W2 = luas ABFE g Kemungkinan W1 mengalami kelongsoran ditahan oleh W2 dan c

Stabilitas Lereng Tinggi Terbatas (finite slope) dengan Bidang Longsor Melingkar Bila semua gaya dimomenkan ke titik O maka diperoleh: Momen yang meruntuhkan Md = W1. L1 Momen penahan Mr = W2.L2 + c . (AED). R maka momen keseimbangan di O adalah : W1.L1 – W2. L2 = c. (AED). R Bila busur AED = j. R maka W1.L1 – W2. L2 = c. j. R . R Untuk tanah lempung f = 0 , syarat stabil lereng adalah c = (W1.L1 – W2.L2)/ j. R2

Analisis stabilitas lereng menggunakan metode irisan (slice method) 7 6 5 4 Nai 5 3 W5 1 2 Tai Fri Dy Nai = Wi cos a Dx a Tai = Wi sin a a = tan-1 (Dy/Dx) b Fri = t . b = (c + s tan f ) b = c.b + b s tan f s = Nai/b atau Nai = s . b = c.b + Nai tan f = c (Dx/cos a) + W . cos a tan f

Analisis stabilitas lereng menggunakan metode irisan (slice method)