bab 5 stabilitas lereng tanggul

PERANCANGAN KEAIRAN 2012

BAB V

STABILITAS LERENG TANGGUL

5.1 Pengertian Stabilitas Lereng

Pada setiap macam lereng, kemungkinan terjadinya longsoran selalu ada, runtuh atau

longsornya lereng dapat menimbulkan bencana bagi manusia. Oleh karena itu harus

dilakukan pemeriksaan atau penilaian tingkat kestabilan lereng tersebut untuk mengetahui

apakah akan longsor atau tidak. Stabilitas lereng dipengaruhi oleh gaya-gaya yang bekerja

pada lereng itu sendiri, yaitu gaya penggerak dan gaya penahan. Perbandingan antara gaya

penggerak dan gaya penahan merupakan parameter dalam menentukan faktor keanamanan

(Fs) suatu lereng. Jika nilai Fs >1, maka lereng dianggap mantap, jika Fs = 1 lereng dalam

keadaan seimbang dan siap untuk longsor, sedangkan jika Fs < 1 lereng dianggap tidak

mantap.

Lereng merupakan suatu bidang pada permukaan tanah yang tidak horizontal dan

membentuk sudut terhadap luasan tertentu dimana komponen gravitasi cenderung

menggerakkan tanah ke bawah. Jika komponen gravitasi sedemikian besar sehingga

perlawanan terhadap geseran yang dapat dikerahkan oleh tanah pada bidang longsornya

terlampaui karena pergerakan tanah yang relative cepat maka akan terjadi gelincir (sliding).

Jenis-jenis lereng :

1. Lereng alam

Terbentuk karena proses alam, missal : lereng suatu bukit

2. Lereng buatan tanah asli

Lereng dibuat dari tanah asli dengan memotong tanah tersebut untuk pembuatan jalan

atau saluran air untuk irigasi.

3. Lereng buatan tanah yang dipadatkan

Tanah dipadatkan untuk tanggul-tanggul jalan raya atau bendungan urugan tanah

Analisis stabilitas pada permukaan yang miring dengan memperhatikan bidang

gelincirnya disebut Analisis Stabilitas Lereng. Analisis stabilitas lereng didasarkan pada

konsep keseimbangan plastis batas (limit plastic equilibrium) untuk menentukan faktor aman

Kelompok 6 102


dari bidang longsor yang potensial. Faktor aman didefinisikan sebagai nilai banding antara

gaya yang menahan dan gaya yang menggerakkan

1. Definisi dan Klasifikasi Gerakan Tanah

Pengertian longsoran (landslide) dengan gerakan tanah (mass movement)

mempunyai kesamaan. Untuk memberikan definisi longsoran perlu

penjelasan keduanya.

Gerakan tanah ialah perpindahan massa tanah/batu pada arah tegak, mendatar

atau miring dari kedudukan semula. Gerakan tanah mencakup gerak rayapan dan aliran

maupun longsoran. Menurut definisi ini longsoran adalah bagian gerakan tanah

(Purbohadiwidjojo, dalam Pangular, 1985). Jika menurut definisi ini perpindahan massa

tanah/batu pada arah tegak adalah termasuk gerakan tanah, maka gerakan vertikal yang

mengakibatkan bulging (lendutan) akibat keruntuhan fondasi dapat dimasukkan pula

dalam jenis gerakan tanah. Dengan demikian pengertiannya menjadi sangat luas.

Kelompok utama gerakan tanah (mass movement) menurut beberapa para ahli,

a. Hutchinsons (1968, dalam Hansen, 1984) terdiri atas rayapan (creep) dan

longsoran (landslide) yang dibagi lagi menjadi sub-kelompok gelinciran (slide),

aliran (flows), jatuhan (fall) dan luncuran (slip).

b. Definisi longsoran (landslide) menurut Sharpe (1938, dalam Hansen, 1984), adalah

luncuran atau gelinciran (sliding) atau jatuhan (falling) dari massa batuan/tanah atau

campuran keduanya

c. Coates (1977, dalam Hansen, 1984, lihat Tabel 2) membagi longsoran menjadi

luncuran atau gelinciran (slide), aliran (flow) dan jatuhan (fall).

d. Varnes (1978, dalam Hansen, 1984) longsoran (landslide) dapat diklasifikasikannya

menjadi: jatuhan (fall), jungkiran (topple),

luncuran (slide) dan nendatan (slump), aliran (flow), gerak bentang lateral (lateral

spread), dan gerakan majemuk (complex movement). Untuk lebih jelasnya

klasifikasi tersebut disampaikan pada Tabel .

Kelompok 6 103


Gambar 1. Beberapa tipe / jenis longsoran

Gambar 2. Beberapa tipe / jenis longsoran (2)

Kelompok 6 104


2. Faktor yang Mempengaruhi Ketidakstabilan Lereng

Faktor-faktor penyebab lereng rawan longsor meliputi faktor internal (dari tubuh lereng

sendiri) maupun faktor eksternal (dari luar lereng), antara lain: kegempaan, iklim (curah

hujan), vegetasi, morfologi, batuan/tanah maupun situasi setempat (Anwar dan

Kesumadharma, 1991; Hirnawan, 1994), tingkat kelembaban tanah (moisture), adanya

rembesan, dan aktifitas geologi seperti patahan (terutama yang masih aktif), rekahan dan

liniasi (Sukandar, 1991). Proses eksternal penyebab longsor yang dikelompokkan oleh

Brunsden (1993, dalam Dikau et.al., 1996) diantaranya adalah :

Pelapukan (fisika, kimia dan biologi), erosi,

penurunan tanah (ground subsidence),

deposisi (fluvial, glasial dan gerakan tanah),

getaran dan aktivitas seismik,

jatuhan tepra

Pelapukan dan erosi sangat dipengaruhi oleh iklim yang diwakili oleh kehadiran hujan

di daerah setempat, curah hujan kadar air (water content; %) dan kejenuhan air (saturation;

Sr, %). Pada beberapa kasus longsor, hujan sering sebagai pemicu karena hujan

meningkatkan kadar air tanah yang menyebabkan kondisi fisik/mekanik material tubuh lereng

berubah. Kenaikan kadar air akan memperlemah sifat fisik-mekanik tanah dan menurunkan

Faktor Kemanan lereng (Brunsden & Prior, 1984; Bowles, 1989; Hirnawan & Zakaria, 1991).

Penambahan beban di tubuh lereng bagian atas (pembuatan/peletakan bangunan,

misalnya dengan membuat perumahan atau villa di tepi lereng atau di

puncak bukit) merupakan tindakan beresiko mengakibatkan longsor. Demikian juga

pemotongan lereng pada pekerjaan cut & fill, jika tanpa perencanaan dapat

menyebabkan perubahan keseimbangan tekanan pada lereng.

Letak atau posisi tanaman keras dan kerapatannya mempengaruhi Faktor Keamanan

Lereng (Hirnawan, 1993), hilangnya tumbuhan penutup menyebabkan alur-alur pada

beberapa daerah tertentu. Penghanyutan yang semakin meningkat akhirnya mengakibatkan

terjadinya longsor (Pangular,1985). Dalam kondisi ini erosi tentunya memegang peranan

penting.

Penyebab lain dari kejadian longsor adalah gangguan-gangguan internal, yaitu yang

datang dari dalam tubuh lereng sendiri terutama karena ikut sertanya

Kelompok 6 105


peranan air dalam tubuh lereng; Kondisi ini tak lepas dari pengaruh luar, yaitu iklim yang

diwakili oleh curah hujan. Jumlah air yang meningkat dicirikan oleh peningkatan kadar

airtanah, derajat kejenuhan, atau muka airtanah. Kenaikan air tanah akan menurunkan sifat

fisik dan mekanik tanah dan meningkatkan tekanan pori (m) yang berarti memperkecil

ketahananan geser dari massa lereng (lihat rumus Faktor Keamanan). Debit air tanah juga

membesar dan erosi di bawah permukaan (piping atau subaqueous erosion) meningkat.

Akibatnya lebih banyak fraksi halus (lanau) dari masa tanah yang dihanyutkan, lebih jauh

ketahanan massa tanah akan menurun (Bell, 1984, dalam Hirnawan, 1993).

2.1. Gempa atau Getaran.

Banyak kejadian longsor terjadi akibat gempa bumi. Gempa bumi Tes di

Sumatera Selatan tahun 1952 dan di Wonosobo tahun 1924, juga di Assam 27 Maret

1964 menyebabkan timbulnya tanah longsor (Pangular, 1985). Demikian juga di

Jayawijaya, Irian Jaya tahun 1987 (Siagian, 1989, dalam Tadjudin, 1996) dan di

Sindangwanggu, Majalengka tahun 1990 (Soehaimi, et.al., 1990). Di jalur keretaapi

Jakarta-Yogyakarta dekat Purwokerto tahun 1947 (Pangular, 1985) akibat getaran dan

di Cadas Pangeran, Sumedang bulan April; 1995, selain morfologi dan sifat

fisik/mekanik material tanah lapukan breksi, getaran kendaraan pun ikut ambil bagian

dalam kejadian longsor. Gempa di India dan Peru (2000) juga menyebabkan longsor.

2.2. Cuaca / Iklim

Curah hujan sebagai salah satu komponen iklim, akan mempengaruhi kadar air

(water content; w, %) dan kejenuhan air (Saturation; Sr, %). Pada beberapa kasus

longsor di Jawa Barat, air hujan seringkali menjadi pemicu terjadinya longsor. Hujan

dapat meningkatkan kadar air dalam tanah dan lebih jauh akan menyebabkan kondisi

fisik tubuh lereng berubah-ubah. Kenaikan kadar air tanah akan memperlemah sifat

fisik-mekanik tanah (mempengaruhi kondisi internal tubuh lereng) dan menurunkan

Faktor Kemanan lereng (Brunsden & Prior, 1984; Bowles, 1989; Hirnawan &

Zufialdi, 1993).

Kondisi lingkungan geologi fisik sangat berperan dalam kejadian gerakan

tanah selain kurangnya kepedulian masyarakat karena kurang informasi ataupun

karena semakin merebaknya pengembangan wilayah yang mengambil tempat di

daerah yang mempunyai masalah lereng rawan longsor.

Kelompok 6 106


2.3. Ketidakseimbangan Beban di Puncak dan di Kaki Lereng

Beban tambahan di tubuh lereng bagian atas (puncak) mengikutsertakan

peranan aktifitas manusia. Pendirian atau peletakan bangunan, terutama memandang

aspek estetika belaka, misalnya dengan membuat perumahan (real estate) atau villa di

tepi-tepi lereng atau di puncak-puncak bukit merupakan tindakan ceroboh yang dapat

mengakibatkan longsor. Kondisi tersebut menyebabkan berubahnya keseimbangan

tekanan dalam tubuh lereng. Sejalan dengan kenaikan beban di puncak lereng, maka

keamanan lereng akan menurun.

Pengurangan beban di daerah kaki lereng berdampak menurunkan Faktor

Keamanan. Makin besar pengurangan beban di kaki lereng, makin besar pula

penurunan Faktor Keamanan lerengnya, sehingga lereng makin labil atau makin

rawan longsor. Aktivitas manusia berperan dalam kondisi seperti ini. Pengurangan

beban di kaki lereng diantaranya oleh aktivitas penambangan bahan galian,

pemangkasan (cut) kaki lereng untuk perumahan, jalan dan lainlain, atau erosi

(Hirnawan, 1993).

2.4. Vegetasi / Tumbuh-tumbuhan

Hilangnya tumbuhan penutup, dapat menyebabkan alur-alur pada beberapa

daerah tertentu. Penghanyutan makin meningkat dan akhirnya terjadilah longsor

(Pangular, 1985). Dalam kondisi tersebut berperan pula faktor erosi. Letak atau posisi

penutup tanaman keras dan kerapatannya mempengaruhi Faktor Keamanan Lereng.

Penanaman vegetasi tanaman keras di kaki lereng akan memperkuat kestabilan lereng,

sebaliknya penanaman tanaman keras di puncak lereng justru akan menurunkan

Faktor Keamanan Lereng sehingga memperlemah kestabilan lereng (Hirnawan,

1993).

Penyebab lain dari kejadian longsor adalah gangguan internal yang datang dari

dalam tubuh lereng sendiri terutama karenaikutsertanya peranan air dalam tubuh

lereng.

2.5. Naiknya Muka Airtanah

Kehadiran air tanah dalam tubuh lereng biasanya menjadi masalah bagi

kestabilan lereng. Kondisi ini tak lepas dari pengaruh luar, yaitu iklim (diwakili oleh

curah hujan) yang dapat meningkatkan kadar air tanah, derajat kejenuhan, atau muka

airtanah. Kehadiraran air tanah akan menurunkan sifat fisik dan mekanik tanah.

Kelompok 6 107


Kenaikan muka air tanah meningkatkan tekanan pori (m) yang berarti memperkecil

ketahanan geser dari massa lereng, terutama pada material tanah (soil). Kenaikan

muka air tanah juga memperbesar debit air tanah dan meningkatkan erosi di bawah

permukaan (piping atau subaqueous erosion). Akibatnya lebih banyak fraksi halus

(lanau) dari masa tanah yang dihanyutkan, ketahanan massa tanah akan menurun

(Bell, 1984, dalam Hirnawan, 1993).

3. Faktor Keamanan Lereng

Banyak rumus perhitungan Faktor Keamanan lereng (material tanah) yang

diperkenalkan untuk mengetahui tingkat kestabilan lereng ini. Rumus dasar Faktor Keamanan

(Safety Factor, F) lereng (material tanah) yang diperkenalkan oleh Fellenius dan kemudian

dikembangkan adalah : (Lambe & Whitman, 1969; Parcher & Means, 1974) :

Gambar 3. Sketsa lereng dan gaya yang bekerja

Kelompok 6 108


Kelompok 6 109


Gambar 4. Sketsa gaya yang bekerja pada satu potongan

4. Berbagai 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) sebagai berikut :

1. Cara pengamatan visual adalah cara dengan mengamati langsung di lapangan dengan

membandingkan kondisi lereng yang bergerak atau diperkirakan bergerak dan 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.

2. 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) tak 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. 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

Kelompok 6 110


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), sperti yang

diperlihatkan pada Tabel 3.

Tabel 3. Hubungan Nilai Faktor Keamanan Lereng dan Intensitas Longsor

Gambar 5. Beberapa upaya peningkatan stabilitas lereng

Kelompok 6 111


Nilai Faktor Keamanan (F) > 1,25 pada suatu lereng menurut Bowles (1989)

ditafsirkan sebagai lereng dengan longsor jarang terjadi atau disebut sebagai relatif stabil.

Untuk menyebutkan lereng stabil perlu dibuat nilai batas yang aman selain F=1,25, karena

nilai tersebut menandakan bahwa kejadian longsor pernah terjadi (walaupun jarang). Untuk

itu diusulkan nilai F > 1.2 sebagai nilai yang aman bagi lereng (lereng stabil).

5.2 Perhitungan Stabilitas Lereng Tanggul

Dalam perhitungan ini kami memilih tanggul tiap profil yang tertinggi , dengan 3 trial

utk mengetahui stabilitas tiap-tiap lereng pada tanggul.

Profil 2

Trial 3

H tanggul = 2.46 m ; R = 7 m

Properties tanah sebagai berikut :

γb = 1,65 t/m³

c = 0,3 t/m²

ɸ = 16°

b = 0,97 m

R = 7

Kelompok 6 112


Pias b h1 h2 L V a W α β lGaya

PenggerakGaya

PenahanSF

1

0.533

0 0.56

0.12068 0.12068 5.06 0.199122

46 6 0.77 0.14323638 0.270663128

1.2733

2 0.56

1.01

0.338335

0.338335

4.53 0.558253

40 6 0.7 0.358837951 0.332625637

3 1.01

1.38

0.515045

0.515045

4 0.849824

35 5 0.65 0.487439165 0.394613577

4 1.38

1.69

0.661585

0.661585

3.46 1.091615

30 5 0.61 0.545807625 0.454079493

5 1.69

1.93

0.78011 0.78011 2.93 1.287182

25 5 0.59 0.543986408 0.511512182

6 1.93

1.8 0.803815

0.803815

2.4 1.326295

20 5 0.57 0.45361952 0.528373467

7 1.8 1.41

0.691755

0.691755

1.86 1.141396

15 5 0.55 0.295414958 0.48113783

8 1.41

0.98

0.515045

0.515045

1.33 0.849824

11 4 0.54 0.162154111 0.401206036

9 0.98

0.51

0.321095

0.321095

0.8 0.529807

7 4 0.54 0.064567201 0.312787255

10 0.51

0 0.109905

0.109905

0.26 0.181343

2 4 0.53 0.006328788 0.210967664

3.061392107 3.897966267

Untuk Pias 1

h1 = 0 m

h2 = 0,56 m

L = h 1+h 2

2xb

= 0+0,56

2x0,533

= 0,1207 m²

V = L x 1

= 0,1207 x 1

= 0,1207 m³

a = 5,06 m

W = V x ɣb

= 0,1207 x 1,65

Kelompok 6 113


= 0,1991 t/m’

α = 46°

β = 6°

l = 0,77 m

Gaya Penggerak = W x sin α

= 0,1991 x sin 46°

= 0,1432 t/m’

Gaya Penahan = c . l + W cos α . tan ɸ

= (0,3 x 1,77) + (0,1991 x cos 46° x tan 16°)

= 0,2706 t/m’

Perhitungan selanjutnya di lanjutkan dengan cara yang sama seperti diatas sampai pias 1-

10 menggunakan program excel maka didapat hasil sebagai berikut :

SF = Σ Gaya Penahan

Σ Gaya Penggerak

= 3,8979662673,061392107

= 1,2733 > 1,2 AMAN

Karena yang teraman trial ketiga, maka sebelumnya kita menyelesaikan trial yang pertama

dan kedua dengan cara yang sama seperti di atas sebagai berikut:

R = 5


PenggerakGaya

PenahanSF

1

0.431

0 0.62

0.13361 0.13361 4.09 0.220457

55 9 0.75 0.180587393 0.261258568

1.0184

2 0.62

1.08

0.36635 0.36635 3.66 0.604478

47 7 0.63 0.442086857 0.307211549

3 1.08

1.45

0.545215

0.545215

3.23 0.899605

40 6 0.57 0.578254787 0.368606918

4 1.45

1.74

0.687445

0.687445

2.8 1.134284

34 6 0.52 0.634283703 0.425645113

5 1.74

1.67

0.734855

0.734855

2.37 1.212511

28 6 0.49 0.569239317 0.453984864

6 1.6 1.4 0.66589 0.66589 1.94 1.09872 23 5 0.47 0.429306743 0.431009496

Kelompok 6 114


7 2 5 5 7

7 1.42

1.12

0.54737 0.54737 1.51 0.903161

18 5 0.45 0.279091943 0.381301864

8 1.12

0.78

0.40945 0.40945 1.07 0.675593

12 5 0.44 0.140463579 0.321489719

9 0.78

0.41

0.256445

0.256445

0.64 0.423134

7 5 0.43 0.051567093 0.249427405

10 0.41

0 0.088355

0.088355

0.21 0.145786

2 5 0.43 0.005087849 0.170777926

3.309969264 3.370713422

R = 6


PenggerakGaya

PenahanSF

1

0.484

0 0.58 0.12499 0.12499 4.6 0.206234 50 7 0.76 0.157984027 0.266012212

1.1530

2 0.58 1.04 0.34911 0.34911 4.12 0.576032 43 6 0.67 0.392852538 0.32180089

3 1.04 1.41 0.527975 0.527975 3.63 0.871159 37 6 0.61 0.524276423 0.382499751

4 1.41 1.71 0.67236 0.67236 3.15 1.109394 32 5 0.57 0.587889252 0.440775642

5 1.71 1.91 0.78011 0.78011 2.67 1.287182 26 5 0.54 0.56426323 0.493738911

6 1.91 1.62 0.760715 0.760715 2.18 1.25518 21 5 0.52 0.449816193 0.492011468

7 1.62 1.28 0.62495 0.62495 1.7 1.031168 16 5 0.5 0.284228283 0.434228283

8 1.28 0.89 0.467635 0.467635 1.21 0.771598 12 5 0.49 0.160424193 0.363417205

9 0.89 0.47 0.29308 0.29308 0.73 0.483582 7 5 0.49 0.058933821 0.28463132

10 0.47 0 0.101285 0.101285 0.25 0.16712 2 5 0.49 0.005832413 0.194891768

3.186500374 3.674007451

R = 7


PenggerakGaya

PenahanSF

1

0.533

0 0.56

0.12068 0.12068 5.06 0.199122

46 6 0.77 0.14323638 0.270663128

1.2733

2 0.56

1.01

0.338335

0.338335

4.53 0.558253

40 6 0.7 0.358837951 0.332625637

3 1.01

1.38

0.515045

0.515045

4 0.849824

35 5 0.65 0.487439165 0.394613577

4 1.38

1.69

0.661585

0.661585

3.46 1.091615

30 5 0.61 0.545807625 0.454079493

5 1.69

1.93

0.78011 0.78011 2.93 1.287182

25 5 0.59 0.543986408 0.511512182

6 1.93

1.8 0.803815

0.803815

2.4 1.326295

20 5 0.57 0.45361952 0.528373467

7 1.8 1.41

0.691755

0.691755

1.86 1.141396

15 5 0.55 0.295414958 0.48113783

8 1.41

0.98

0.515045

0.515045

1.33 0.849824

11 4 0.54 0.162154111 0.401206036

9 0.98

0.51

0.321095

0.321095

0.8 0.529807

7 4 0.54 0.064567201 0.312787255

10 0.51

0 0.109905

0.109905

0.26 0.181343

2 4 0.53 0.006328788 0.210967664

3.061392107 3.897966267

Kelompok 6 115


Gambar 5.1 Stabilitas lereng tanggul

Kelompok 6 116

bab 5 stabilitas lereng tanggul

Education