STUDI PENURUNAN TANAH DENGAN METODE GPR DI DESA DOULU & JARANGUDA,BERASTAGI,SUMATERA UTARAPROPOSAL

Diajukan untuk melengkapi tugas mata kuliah :METODOLOGI PENELITIAN

Oleh :AGUNG REHNINTA BARUS1104107010026

TEKNIK GEOFISIKAFAKULTAS TEKNIKUNIVERSITAS SYIAH KUALADARUSSALAM, BANDA ACEH2013BAB IPENDAHULUAN1.1 Latar BelakangPenurunan tanah alami terjadi secara regional yaitu meliputi daerah yang luas atau terjadi secara lokal yaitu hanya sebagian kecil permukaan tanah, biasanya terjadi di daerah yang berkapur (Whittaker and Reddish, 1989). Penurunan tanah merupakan salah satu bencana alam geologi yang paling sering menimbulkan kerugian, seperti jalan raya rusak, kerusakan tata lahan, bangunan perumahan. Penurunan tanah dapat diduga kejadiannya dengan melihat gejala-gejala yang terlihat misalnya tanah ambles, patahan, retakan ,dan tanah longsor. Secara garis besar Whittaker dan Reddish menyebutkan penurunan tanah biasa disebabkan oleh beberapa hal, antara lain sebagai berikut :a. Penurunan muka tanah alami (natural subsidence) yang disebabkan oleh proses-proses geologi oleh aktifitas vulkanik dan tektonik, siklus geologi, adanya rongga di bawah permukaan tanah dan sebagainya.b. Penurunan muka tanah yang disebabkan oleh pengambilan bahan cair dari dalam tanah seperti air tanah atau minyak bumi.c. Penurunan muka tanah yang disebabkan oleh adanya beban-beban berat diatasnya seperti struktur bangunan sehingga lapisan-lapisan tanah dibawahnya mengalami kompaksi/konsolidasi. Penurunan muka tanah ini sering juga disebut dengan settlement.d. Penurunan muka tanah akibat pengambilan bahan padat dari tanah (aktifitas penambangan.Longsor yang sering terjadi di daerah jalan menuju ke Berastagi diperkirakan terjadi akibat penurunan tanah dan erosi di kawasan hutan sepanjang jalan menuju Berastagi. Dengan latar belakang sebagai kota wisata, mulai banyak dilakukan peningkatan di sektor pembangunan. Untuk mengurangi dampak yang di akibatkan oleh penurunan tanah maka dilakukan studi penurunan tanah di daerah Berastagi. Dipilihnya metode Ground Penetrating Radar (GPR) pada studi penurunan tanah ini dikarenakan metode ini menggambarkan kondisi bawah permukaan untuk kedalaman yang dangkal dengan memanfaatkan penjalaran dari gelombang elektromagnetik tanpa melakukan pengeboran ataupun penggalian tanah.

1.2 PermasalahanPenggunaan metode GPR untuk identifikasi penurunan tanah di daerah Berastagi diperlukan pengambilan data di lapangan, pemrosesan data, pemodelan dan interpretasi. Kemudian di kombinasikan dengan data geologi untuk mendukung pengukuran di lapangan.

1.3 Batasan Masalah1. Pengukuran dilakukan di daerah Berastagi dimana dapat dilihatnya gejala-gejala penurunan tanah.2. Evaluasi penurunan tanah sebelum dan sesudah dilakukannya pengukuran. 3. Studi ini dilakukan dengan menggunakan metode GPR.

1.4 Tujuan PenelitianTujuan dari studi ini adalah untuk melakukan usaha-usaha yang mungkin untuk mencegah terjadinya longsor dan menata pendirian bangunan di daerah yang terjadi penurunan tanah.

1.5 Manfaat PenelitianManfaat dari penelitian ini yaitu untuk mengetahui penurunan tanah yang terjadi di Berastagi, untuk untuk mengurangi resiko terjadinya tanah longsor serta mengurangi dampak penurunan tanah untuk bangunan, jalan raya, jembatan dan lain-lain.

BAB IITINJAUAN PUSTAKA2.1 Pengertian Penurunan TanahBila suatu lapisan tanah mengalami pembebanan akibat beban di atasnya, maka tanah di dibawah beban yang bekerja tersebut akan mengalami kenaikan tegangan, ekses dari kenaikan tegangan ini adalah terjadinya penurunan elevasi tanah dasar. Pembebanan ini mengakibatkan adanya deformasi partikel tanah, relokasi partikel tanah, dan keluarnya air pori dari tanah yang disertai berkurangnya volume tanah. Hal inilah yang mengakibatkan terjadinya penurunan tanah.Secara umum, penurunan dapat diklasifikasikan menjadi 3 tahap, yaitu :a. Immediate Settlement(penurunan seketika)Diakibatkan dari deformasi elastis tanah kering, basah, dan jenuh air, tanpa adanya perubahan kadar air. Umumnya, penurunan ini diturunkan dari teori elastisitas. Parameter tanah yang dibutuhkan untuk perhitungan adalahundrained modulusdengan uji coba tanah yang diperlukan seperti SPT, Sondir (dutch cone penetration test), danPressuremeter test. Penurunan seketika / penurunan elastic terjadi dalam kondisiundrained(tidak ada perubahan volume). Penurunan ini terjadi dalam waktu yang sangat singkat saat dibebani secara cepat. Besarnya penurunan elastic ini tergantung dari besarnya modulus elastisitas kekakuan tanah dan beban timbunan diatas tanah.b. Primary Consolidation Settlement (penurunan konsolidasi primer)Primary Consolidation Settlement yaitu penurunan yang disebabkan perubahan volume tanah selama periode keluarnya air pori dari tanah. Pada penurunan ini, tegangan air pori secara kontinyu berpindah ke dalam tegangan efektif sebagai akibat dari keluarnya air pori. Penurunan konsolidasi ini umumnya terjadi pada lapisan tanah kohesif (clay/ lempung). Pada tanah lempung jenuh air, penambahan total tegangan akan diteruskan ke air pori dan butiran tanah. Hal ini berarti penambahan tegangan total () akan terbagi ke tegangan efektif dan tegangan air pori.Proses terdisipasinya air pori secara perlahan, sebagai akibat pembebanan yang disertai dengan pemindahan kelebihan tegangan air pori ke tegangan efektif, akan menyebabkan terjadinya penurunan yang merupakan fungsi dari waktu (time-dependent settlement). Suatu tanah di lapangan pada kedalaman tertentu telah mengalami tegangan efektif maksimum akibat beban tanah diatasnya (maximum effective overburden pressure) dalam sejarah geologisnya. Tegangan ini mungkin sama, atau lebih kecil dari tegangan overburdenpada saat pengambilansample.Berkurangnya tegangan di lapangan tersebut bisa diakibatkan oleh beban hidup. Pada saat diambil, contoh tanah tersebut terlepas dari tegangan overburden yang telah membebani selama ini. Sebagai akibatnya, tanah tersebut akang mengalami pengembangan. Pada saat dilakukan uji konsolidasi pada tanah tersebut, suatu pemampatan yang kecil (perubahan angka pori yang kecil) akan terjadi bila beban total yang diberikan pada saat percobaan adalah lebih kecil dari tegangan efektif overburdenmaksimum (maximum effective overburden pressure) yang pernah dialami sebelumnya.Apabila beban total yang dialami pada saar percobaan lebih besar darimaximum effective overburden pressure, maka perubahan angka pori yang terjadi akan lebih besar. Ada 3 definisi dasar yang didasarkan pada riwayat geologis dan sejarah tegangan pada tanah, yaitu :

Normally consolidated(Terkonsolidasi secara normal), dimana tegangan efektif overburden saat ini merupakan tegangan maksimum yang pernah dialami oleh tanah selama dia ada. Overconsolidated, dimana tegangan efektifoverburdensaat ini lebih kecil daripada tegangan yang pernah dialami oleh tanag tersebut. Tegangan efektifoverburdenmaksimum yang pernah dialami sebelumnya dinamakan tegangan prakonsolidasi. (preconsolidation pressure / PC). Underconsolidated, dimana tegangan efektifoverburdensaat ini belum mencapai maksimum, sehingga peristiwa konsolidasi masih berlangsung pada saat sample tanah diambil.

c. Secondary Consolidation Settlement (penurunan konsolidasi sekunder)Secondary Consolidation Settlement adalah penurunan setelah tekanan air pori hilang seluruhnya. Hal ini lebih disebabkan oleh proses pemampatan akibat penyesuaian yang bersifat plastis dari butir-butir tanah. Pada konsolidasi primer (setelah tegangan air pori U = 0), penurunan pada tanah masih tetap terjadi sebagai akibat dari penyesuaian plastis butiran tanah. Tahapan konsolidasi ini dinamakan konsolidasi sekunder. Penurunan yang diakibatkan konsolidasi sekunder sangat penting untuk semua jenis tanah organik dan tanah anorganik yang sangat mampu mampat (compressible).

2.2 Pemilihan Penggunaan Metode GPRPengukuran dengan menggunakan GPR ini merupakan metode yang tepat untuk mendeteksi benda benda kecil yang berada di dekat permukaan bumi (0,1-3 meter) dengan resolusi yang tinggi yang artinya konstanta dielektriknya menjadi rendah.GPR terdiri dari sebuah pembangkit sinyal, antenatransmitterdan receiver sebagai pendeteksi gelombang EM yang dipantulkan. Signalradarditransmisikan sebagai pulsa-pulsa yang tidak terabsorbsi oleh bumi tetapi dipantulkan dalam domain waktu tertentu. Mode konfigurasi antena transmitter dan receiver pada GPR terdiri dari mode monostatik dan bistatik. Mode monostatik yaitu bila transmitter dan receiver digabung dalam satu antena. sedangkan moded bistatik bila kedua antena memiliki jarak pemisah.Transmitter membangkitkan pulsa gelombang EM pada frekuensi tertentu sesuai dengan karaketristik antena tersebut (10 MHz 4 GHz). Receiver diatur untuk melakukan scan yang secara normal. Setiap hasil scan ditampilkan pada layar monitor (real-time) sebagai fungsi waktu two-way traveltime, yaitu waktu yang dibutuhkan gelombang EM menjalar dari transmitter, target dan ke receiver. Tampilan ini disebut radargram.Persamaan Maxwel adalah landasan berpikir dari perambatan gelombang elektromagnet. Pada material dielektrik murni suseptibilitas magnetik () dan permitivitas listrik () adalah konstan dan tidak terdapat atenuasi dalam perambatan gelombang. Tidak sama halnya jika berhadapan dengan material dielektrik yang ada. Sifat-sifat dari material bumi bergantung dari komposisi dan kandungan air material tersebut. Keduanya ini mempengaruhi cepat rambat perambatan gelombang dan atenuasi gelombang elektromagnet.Keberhasilan dari metoda GPR bergantung pada variasi bawah permukaan yang dapat menyebabkan gelombang tertransmisikan. Perbandingan energi yang direfleksikan disebut koefisien refleksi (R) yang ditentukan oleh perbedaan cepat rambat gelombang elektromagnet dan lebih mendasar lagi adalah perbedaan dari konstanta dielektrik relatif dari media yang berdekatan. Besar amplitudo rekaman georadar r(t) akan tampak pada penampang rekaman georadar berupa variasi warna. Refleksi atau transmisi di sekitar batas lapisan menyebabkan energi hilang. Jika kemudian ditemukan benda yang memiliki dimensi yang sama dengan panjang gelombang dari sinyal gelombang elektromagnet maka benda ini menyebabkan penyebaran energi secara acak. Absorbsi ( mengubah energi elektromagnet menjadi energi panas ) dapat menyebabkan energi hilang. Penyebab yang paling utama hilangnya energi karena atenuasi fungsi kompleks dari sifat lstrik dan dielektrika media yang dilalui sinyal radar. Atenuasi () tergantung dari konduktifitas (), peermeabilitas magnetik (), dan permitivity () dari media yang dilalui oleh sinyal dan frekuensi dari sinyal itu sendir (2f). Sifat bulk dari material ditentukan oleh sifat fisik dari unsur pokok yang ada dan komposisinya.Dalam sistem GPR, peralatan yang digunakan terdiri dari control unit ( control unit) antena pengirim (transmitter), antenna penerima (receiver), penyimpanan data yang sesuai dan peralatan display. Sistem GPR terdiri atas pengirim transmitter yaitu antenna yang terhubung ke sumber pulsa dan sebagai penerima (receiver) yaitu antenna yang terhubung ke unit pengolahan sinyal(control unit) dan citra(display). GPR memiliki cara kerja yang sama dengan radar konvensional. GPR mengirim pulsa energi antara 10 sampai 2000 MHz kedalam tanah dari suatu antena dan kemuadian merekam pemantulannya dalam waktu yang sangat singkat.Unit kontrol radar menghasilkan pulsa trigger yang tersinkronisasi ke pengirim dan penerima elektronik di antena. pulsa ini mengendalikan pengirim dan penerima elektronik untuk menghasikan sample gelombang dari pulsa radar yang di pantulkan. Antena merupakan tranduser yang mengkonversikan arus elektrik pada antena logam untuk mengirimkan gelombang Elektromagnetik yang akan di propagasikan ke dalam material.

BAB IIIMETODE PENELITIAN3.1 Lokasi dan WaktuPengukuran ini dilakukan di dua titik, yaitu di desa Doulu dan di desa Jaranguda, Berastagi. Lokasi yang berada di desa Doulu berada pada titik koordinat 312'46.08" LU dan 9832'28.28"BT, tepat berada pada sisi jalan raya yang menghubungkan Medan-Berastagi. Lokasi yang berada di desa Jaranguda berada pada koordinat 312'1.74"LU dan 9830'21.73"BT, berada di lapangan yang dekat dengan area padat penduduk.

3.2 Prosedur PenelitianRancangan pengukuran yang akan dilakukan dengan menggunakan GPR (Ground Penetrating Radar) dimulai dengan mempelajari teori-teori dari Ground Penetrating Radar yang berhubungan dengan pergerakan tanah yang menurun. Kemudian dilanjutkan dengan melakukan survey ke lapangan dengan melakukan observasi terhadap daerah yang akan diteliti, melakukan pengecekan terhadapa alat yang akan di pakai pada pengukuran dan menentukan lintasan pengukuran pada daerah yang akan diteliti. Selanjutnya pengambilan data di lapangan, melakukan pengolahan data dari hasil pengukuran dan interpretasi data

3.3 Bahan dan Peralatan Penelitian1. 1 unit georadar, Toughbook CF-19 PC Radar Contol Unit ( DAD ) Antena IDS RIS TR 200MHz , wheel Kit (WHE 50 ) dan Cabel metric Weel Kabel LAN Cabel Batterai Cabel AC 300cm Batterai Kering Antena 2. GPS untuk menentukan koordinat3. Kamera digital4. Laptop, untuk interpretasi data dengan software Ramac dan Rad ExplorerDAFTAR PUSTAKA

Bowles, Joseph E. 1986. Sifat-sifat Fisis dan Geoteknis Tanah (Mekanika Tanah), Edisi Kedua. Erlangga

Milson, John. 2003. Field Geophysics, Edisi Ketiga. London: John Wiley & Sons Ltd

Tobing dkk. 2000. Penyelidikan Geoteknik Land Subsidance Semarang Jawa Tengah. Bandung: Departemen Pertambangan dan Energi