Seminar Nasional Ke III

Fakultas Teknik Geologi Universitas Padjadjaran

Peran Geologi dalam Pengembangan Pengelolaan Sumber Daya Alam dan Kebencanaan

Beberapa Model Penelitian Kestabilan Lereng

untuk Mahasiswa Program Sarjana

Zufialdi Zakaria

Universitas Padjadjaran, Jl. Raya Bandung-Sumedang KM-21, Jatinangor-45363

Email : zufialdi.zakaria@unpad.ac.id

Abstrak

Penelitian analisis kestabilan lereng sangat diperlukan untuk keperluan mitigasi kebencanaan

geologi dan untuk menunjang pengembangan tata ruang dan kewilayahan secara umum,

terutama di wilayah yang rawan longsor atau di wilayah dengan kemiringan beragam.

Hubungan yang signifikan antara kemiringan lereng () dan Faktor Keamanan lereng (FS),

telah memberikan model penelitian berupa hubungan antara kemiringan dan Faktor Keamanan

lereng dengan hasil FS = f (). Hasil didapatkan berupa persamaan hubungan, besar koefisien

korelasi, dan nilai stabil, kritis, dan labil. Untuk stabilisasi lereng, pekerjaan terasering dapat

dilakukan sehingga didapatkan desain lereng stabil.

Hubungan yang signifikan antara kedalaman Muka Air Tanah (MAT) dan Faktor Keamanan

lereng (FS), telah memberikan model penelitian berupa hubungan antara Muka Air Tanah dan

Faktor Keamanan lereng dengan hasil FS = f (MAT). Hasil didapatkan berupa persamaan

hubungan, besar koefisien korelasi, dan nilai stabil, kritis, dan labil. Untuk

stabilisasi lereng, pekerjaan dewatering (dan terasering) dapat dilakukan agar didapatkan

desain lereng stabil.

Hubungan yang signifikan peran gempa yang menurunkan Faktor Keamanan lereng (FS),

memberikan model penelitian hubungan antara percepatan gempa horizontal dengan Faktor

Keamanan lereng dengan hasil FS = f (h). Hasil didapatkan berupa persamaan hubungan,

besar koefisien korelasi, dan nilai (h)stabil, (h)kritis, dan (h)labil. Untuk mitigasi bencana

longsor, lereng-lereng dengan nilai percepatan gempa horizontal yang sudah diketahui, dapat

dijadikan wilayah limitasi.

Model penelitian ini dapat dikembangkan di berbagai daerah dengan harapan akan

didapatkannya hasil dari para peneliti mahasiswa program sarjana khususnya mengenai analisis

kestabilan lereng di berbagai daerah.

Kata Kunci : kestabilan lereng, lereng, Muka Air Tanah

Pendahuluan

Masalah kestabilan lereng merupakan

masalah yang seringkali muncul di Indonesia,

kejadian longsor sering muncul terutama pada

saat musim hujan tiba. Beberapa kasus kesta-

biln lereng lainnya terjadi dengan pemicu dari

gempa tektonik, atau getaran kendaraan. Me-

ngingat hal-hal tersebut, maka kajian ilmiah

mengenai kestabilan lereng selalu diperlukan

sebagai upaya mitigasi kejadian gerakan tanah

atau longsor.

Beberapa kajian ilmiah mengenai kesta-

bilan lereng pada umumnya diperlukan untuk

keperluan mitigasi kebencanaan geologi dan

Seminar Nasional Ke III

Fakultas Teknik Geologi Universitas Padjadjaran

Peran Geologi dalam Pengembangan Pengelolaan Sumber Daya Alam dan Kebencanaan

untuk menunjang pengembangan tata ruang

dan kewilayahan secara umum, terutama di

wilayah yang rawan longsor atau di wilayah

dengan kemiringan beragam. Aplikasi dari

model penelitian kestabilan lereng dapat di-

manfaatkan di dunia pertambangan (terutama

di tambang terbuka), di teknik sipil, dan di

pertanian (terutama pada pencetakan sawah di

lahan-lahan miring).

Artikel ini akan dibatasi dalam pemba-

hasannya hanya hal-hal yang berkaitan kesta-

bilan lereng tanah saja. Untuk kestabilan

lereng batuan akan digunakan metode lain

yang berbeda dengan lereng tanah.

Kerangka pekerjaan

Sehubungan dengan hal di atas, maka

penelitian kestabilan lereng sangat beragam,

karena dapat ditinjau dari beberapa aspek:

1. Berdasarkan keperluan (yang berhubungan dengan tambang, pertanian, atau sipil),

untuk pengembangan wilayah pertambang-

an (tambang terbuka), wilayah pertanian

(pembukaan lahan pertanian di daerah

berkemiringan lereng), atau wilayah tata

guna lahan yang umum bagi pekerjaan-

pekerjaan teknik sipil.

2. Berdasarkan kajian pemicu gerakan tanah oleh peningkatan curah hujan, percepatan

horisontal (a) getaran gempa tektonik, atau getaran kendaraan di daerah rawan

longsor

3. Berdasarkan dampak lingkungan, seperti peningkatan Muka Air Tanah akibat curah

hujan tinggi, pemotongan lereng untuk

berbagai keperluan, dan pembangunan fisik

di tubuh lereng atau puncak lereng.

Beberapa perguruan tinggi yang terse-

bar diberbagai provinsi di Indonesia telah me-

nyelenggarakan program studi yang berhu-

bungan dengan studi kestabilan lereng sesuai

keperluannya, misalnya: Program studi teknik

tambang, teknik geologi, teknik sipil, fisika,

geofisika, teknologi pertanian, planologi, dan

lain-lainnya. Mahasiswa dari berbagai

program studi tersebut sangat berpotensi untuk

melaksanakan studi kestabilan lereng di dae-

rah masing-masing untuk tugas akhirnya, se-

hingga penelitian mengenai kestabilan lereng

di berbagai daerah dengan kondisi geologi

masing-masing, dapat diketahui oleh banyak

orang. Kasus-kasus kestabilan lereng di tiap

daerah dapat menjadi artikel ilmiah yang khas

dan bisa sama-sama dipelajari, sehingga akan

ada interaksi antar penulis artikel.

Metodologi

Penelitian mengenai kestabilan lereng

bisa dibagi menjadi dua bagian: 1) Analisis

lereng alami; 2) Analisis lereng desain; 3)

Membandingkan tingkat kemananan lereng

pada kondisi alami dan kondisi lereng desain.

Hal di atas akan melibatkan perhitungan

Faktor Keamanan lereng. Yang pertama adalah

menghitung Faktor Keamanan pada kondisi

semula, atau pada kondisi alami. Yang kedua

adalah menghitung Faktor Keamanan lereng

untuk rancangbangun lereng stabil. Yang

ketiga adalah membandingan kondisi alami

dengan kondisi lereng rancang bangun.

Kini, berbagai software analisis lereng

sudah banyak beredar, mulai dari versi untuk

student, versi trial, dan versi untuk profesio-

nal. Dengan bantuan perangkat lunak, perhi-

tungan Faktor Keamanan lereng dalam anali-

sis lereng menjadi lebih mudah.

Analisis lereng alami biasanya menjadi

bagian dari analisis lereng desain. Analisis

lereng alami dilakukan dengan menggunakan

kondisi lereng alami saat itu, sedangkan ana-

lisis lereng desain dilakukan pada berbagai

kondisi yang mempengaruhi lereng. Kondisi

tersebut dapat disimulasikan, misalnya: kemi-

ringan lereng, kedalaman Muka Air Tanah,

dan percepatan maksimum gempa. Untuk de-

sain lereng stabil, bisa digunakan cara simu-

lasi (Zakaria, 2010). Diagram alir pekerjaan

simulasi dapat dilihat pada Gambar 1.

Seminar Nasional Ke III

Fakultas Teknik Geologi Universitas Padjadjaran

Peran Geologi dalam Pengembangan Pengelolaan Sumber Daya Alam dan Kebencanaan

Gambar 1. Diagram alir simulasi lereng stabil (Zakaria,

2010)

a) Prinsip Dasar

Prinsip dasar perhitungan Faktor Ke-

amanan (simbol FS, Safety Factor, atau cukup

F saja) adalah perbandingan antara gaya-gaya

pendorong () dan gaya-gaya penahan (S) di dalam tubuh lereng, atau digambarkan dengan

rumus: F = / S. Secara teoritis adalah:

Jika F > 1, maka lereng stabil.

Jika F = 1, maka lereng kritis.

Jika F < 1 maka lereng labil.

Namun dari pengalaman dalam kajian

analisis lereng, Bowles (1989, dalam Zakaria,

2010) memberikan nilai F dengan makna

lerengnya sebagai berikut:

Tabel 1. Nilai F dan maknanya (modifikasi dari

Bowles, 1989, dalam Zakaria, 2010)

Nilai Faktor

Keamanan

Kejadian pada

lereng

Makna

lereng

F > 1,25

1,25 < F < 1,07

F < 1,07

Jarang longsor

Pernah longsor

Sering longsor

Relatif stabil

Kritis

Labil

Untuk analisis lereng alami, bisa di-

bandingkan antara hasil perhitungan faktor

keamanan lereng alami dengan tabel di atas.

Pada beberapa skripsi program sarjana bebe-

rapa dekade yang lalu, analisis lereng hanya

sampai pada tahap ini. Hal tersebut terjadi

karena pada waktu itu, komputer personal

belum banyak digunakan. Menghitung faktor

keamanan lereng dan menilai makna lereng,

sudah cukup untuk saat itu, kemudian ditam-

bahkan sedikit perkiraan perkuatan lerengnya.

Untuk tahap sekarang, perhitungan fak-

tor keamanan lereng alami perlu dibanding-

kan dengan faktor keamanan desain, sehingga

besar faktor keamanan kondisi awal dan kon-

disi desain dapat diukur. Lereng desain dapat

dilakukan dengan simulasi perhitungan faktor

keamanan lereng pada kondisi lereng:

1) Dibuat terasering (dua tiga undak atau sesuai keperluan)

2) Dibuat berkemiringan landai 3) Dibuat simulasi kenaikan dan penurunan

muka air tanah.

4) Dibuat simulasi perkiraan gempa

Untuk empat hal di atas saja, maka akan

ada beberapa judul skripsi S1 untuk lereng

rancangbangun yang melibatkan nilai Faktor

Keamanan, kemiringan lereng, muka air ta-

nah, faktor percepatan gempa horizontal. Jika

memungkinkan, perhitungan lereng desain

yang melibatkan muka air tanah dapat diper-

dalam dengan dewatering (air dibuang atau

disedot atau dipompa) untuk menurunkan

muka air tanah. Hal yang terakhir ini akan

melibatkan kajian hidrogeologi yaitu diper-

lukan data arah aliran air tanah, dan debit air di

bawah permukaan tanah, sehingga dalam

Seminar Nasional Ke III

Fakultas Teknik Geologi Universitas Padjadjaran

Peran Geologi dalam Pengembangan Pengelolaan Sumber Daya Alam dan Kebencanaan

kajian dewatering, banyaknya air yang harus

dikeluarkan dapat dihitung dan terukur agar

muka air tanah (MAT) bisa diturunkan.

Satu hal yang sering terlupakan oleh para

mahasiswa dalam penelitian analisis kestabilan

lereng adalah informasi mengenai kondisi

geologi teknik daerah setempat, yaitu Peta

Geologi Tenik (Jihadi et al., 2015). Peta

geologi teknik yang sudah terbit, bisa dijadikan

referensi awal. Pemetaan geologi teknik

barangkali menjadi suatu pekerjaan khusus,

yaitu memetakan kondisi geologi daerah studi

ditinjau dari aspek geologi teknik dengan

cakupan studi yang beragam sesuai dengan

keperluan. Biasanya mengacu kepada skala

peta dan tingkat detail peta, sehingga dapat

dibagi menjadi beberapa jenis peta geologi

teknik berdasarkan skala (Dearman, 1991)

b) Thema Penelitian

Berikut ini contoh beberapa thema pe-

nelitian yang dapat disesuaikan dengan kon-

disi daerah baik dalam pertambangan maupun

dalam pengembangan kewilayahan secara

umum:

1) Kestabilan lereng tunggal di daerah X dengan menilai Faktor Keamanan suatu

lereng di daerah X dan menguraikan pe-

nanganannya secara kualitatif jika lereng

akan diperkuat. Penelitian ini sederhana,

yaitu menghitung FS suatu lereng (Gambar

2).

Gambar 2. Perhitungan Faktor Keamanan lereng tunggal

(Zakaria, 2011)

Penelitian yang sederhana ini bisa bermak-

na bila dilakukan tidak pada satu lereng

saja, tetapi dengan menghitung Faktor

Keamanan beberapa lereng di daerah X

kemudian memberikan ulasan mengenai

cara kualitatif perkuatan lereng, misalnya

menambah dinding penahan di kaki lereng,

memperlandai lereng, memotong lereng

bagian atas melalui terasering, dan se-

bagainya.

2) Kestabilan lereng-lereng desain di daerah X dengan membuat terasering dua-tiga

undak sesuai dengan keperluan agar le-

reng aman (Zakaria, 2009). Thema ini

adalah salah satu cara rancangbangun le-

reng stabil melalui terasering. Bisa dilaku-

kan di tempat yang sama dengan thema

pertama di atas, dengan pelaksanakan pe-

nelitiannya adalah orang yang berbeda,

yaitu membandingkan keamanan lereng

pada kondisi lereng tunggal dan lereng

desain melalui terasering.

3) Kestabilan lereng tunggal di daerah X dan dihubungkan dengan besar sudut kemi-

ringan lereng sehingga didapat kondisi

besar sudut kemiringan lereng stabil, kritis,

dan labil (Zakaria, 2010). Thema ini

merupakan stabilisasi lereng dengan cara

simulasi lereng stabil. Peningkatan faktor

keamanan lereng ditinjau dari kemiringan

lerengnya saja.

Tabel 2. Contoh hubungan Faktor Keamanan dengan

Kemiringan Lereng Tanah (modifikasi dari

Zakaria, 2010)

Nilai Faktor Keamanan (F) dan

maknanya (Bowles, 1989)

Kemiringan

lereng

F < 1,07

Longsor sering

terjadi, lereng

labil

> 44,28o

1,07 < F <

1,25

Longsor pernah

terjadi, lereng

relatif labil

44,28o < <

26,29o

F > 1,25

Longsor jarang

terjadi, lereng

relatif stabil

< 26,29o

Seminar Nasional Ke III

Fakultas Teknik Geologi Universitas Padjadjaran

Peran Geologi dalam Pengembangan Pengelolaan Sumber Daya Alam dan Kebencanaan

4) Kestabilan lereng tunggal maupun lereng terasering yang dihubungkan dengan pe-

ningkatan / penurunan muka air. Faktor

keamanan lereng akan meningkat jika

MAT diturunkan (Gambar 3). Pada pe-

nelitian ini, kondisi lereng stabil, kritis dan

labil, dihubungkan dengan tinggi muka air

tanah, maka akan ditemukan pada kondisi

muka airtanah seberapa dalam kestabilan

lereng akan berubah.

Gambar 3. Nilai faktor keamanan meningkat pada

kondisi muka air tanah diturunkan

(Zakaria, 2012)

5) Stabilisasi lereng melalui penurunan MAT dengan dewatering. Untuk daerah yang

sama, maka kajian di atas bisa digabung

dengan penelitian hidrogeologi mengenai

dewatering. Setelah mendapatkan keda-

laman MAT pada kondisi stabil, kritis, dan

labil, maka dewatering bisa dirancang

melalui serangkaian kajian hidrogeologi

(pumping test, dsb.) untuk mengetahui

debit air bawah permukaan dan arah aliran

bawah permukaan, sehingga arah aliran

airtanah dan banyaknya air yang harus

dikeluarkan agar muka air tanah turun pada

kedalaman tertentu dapat diketahui. Ke-

mudian, kekuatan pompa dapat disarankan

berdasarkan besar debit untuk menurunkan

muka air tanah tersebut.

6) Kestabilan lereng di daerah X yang dihu-bungkan dengan beban gempa yang diper-

hitungkan dari nilai percepatan gempa ho-

risontal, h (Zakaria et al., 2015), sehingga

didapatkan hubungan faktor keamanan

dengan percepatan gempa (Gambar 4).

Gambar 4. Pengurangan nilai Faktor Keamanan yang

disebabkan oleh peningkatan percepatan

gempa horisontal (horisontal) pada musim

hujan dan kemarau (Hirnawan, 1993, dalam

Zakaria et al., 2015)

Cukup membandingkan kedua kondisi ter-

sebut di suatu daerah X, maka sudah

menjadi suatu karya skripsi. Untuk lebih

bermakna, penelitian dapat ditingkatkan

dengan menganalisis besar signifikansi

perbedaan pada kedua musim dengan

analisis statistik uji beda beserta nilai

signifikansinya. Pekerjaan ini barangkali

akan memerlukan waktu. Pada saat

pengambilan sampel sedikitnya dilakukan

dalam dua musim.

7) Thema di atas bisa juga dibagi pada dua skripsi, yaitu thema penelitian pada kondisi

kemarau dan thema penelitian pada kondisi

hujan. Hasil yang akan didapatkan adalah

percepatan gempa horizontal pada kondisi

Seminar Nasional Ke III

Fakultas Teknik Geologi Universitas Padjadjaran

Peran Geologi dalam Pengembangan Pengelolaan Sumber Daya Alam dan Kebencanaan

lereng stabil, kritis, atau labil di musim

hujan (1) dan di musim kemarau (2).

8) Penelitian di atas bisa dikondisikan dengan cara lain jika tidak mau menunggu dua mu-

sim, yaitu pada kondisi sampel alami saat

itu dibandingkan dengan pada kondisi

sampel jenuh. Untuk cara penelitian ini, se-

baiknya pengambilan sampel tanah dilak-

sanakan pada musim kering (kemarau), se-

hingga akan didapatkan sampel pada kon-

disi natural. Penelitian akan membedakan

kestabilan lereng pada kondisi natural dan

kondisi jenuh, maka sampel tanah dibagi

dua: sampel natural dan sampel yang diren-

dam terlebih dahulu (untuk mendapatkan

kondisi jenuh.

9) Thema penelitian kestabilan lereng yang jarang dilakukan adalah penelitian kesta-

bilan lereng pada musim hujan, karena

pengambilan sampel dilakukan saat musim

hujan. Penelitian ini menghubungkan

curah hujan dengan nilai faktor kemanan

lereng di suatu daerah, maka perlu me-

ngetahui besarnya nilai curah hujan pada

saat hujan dan membandingkannya dengan

nilai faktor keamanan pada kondisi curah

hujan saat itu. Cara simulasi dapat di-

lakukan dalam penelitian ini (Zakaria et

al., 2015) berdasarkan hubungan-hubung-

an seperti ada Gambar 5.

Gambar 2. Hubungan curah hujan dengan nilai Faktor

Keamanan (Zakaria et al., 2015)

Diskusi

Dalam penelitian kestabilan lereng,

semua faktor penyebab longsor dan faktor

pemicu longsor dapat diinventarisir. Anomali

yang muncul saat inventarisir faktor-faktor

tersebut, bisa digali lebih jauh untuk penelitian

yang lebih komprehensif sehingga perilaku

longsor atau gerakan tanah secara umum dapat

diketahui.

Jika hasil penelitian kestabilan lereng di

berbagai perguruan tinggi di Indonesia dapat

dihimpun, maka akan dapat diketahui

karakteristik lereng tanah dari lapukan batuan

dasar setempat atau lereng tanah pada Formasi

yang bebeda-beda sesuai lokasi penelitian.

Secara sederhana, contoh thema peneli-

tian akan menampilkan kasus-kasus pada le-

reng tunggal maupun lereng majemuk dengan

berbagai kondisi sebagai berikut:

a) FS versus kemiringan lereng

b) FS versus MAT

c) FS versus h

c) FS versus curah hujan

Kesimpulan

Analisis kestabilan lereng merupakan

studi yang masih menarik dan masih dibutuh-

kan sesuai kebutuhan, baik di dunia pertam-

bangan, sipil, pertanian, atau pengembangan

wilayah secara umum. Model penelitian perlu

dikembangkan di berbagai daerah agar hasil

penelitian mahasiswa mengenai analisis ke-

stabilan lereng dapat dihimpun, dan dipelajari

lebih jauh untuk kepentingan yang lebih luas.

Pustaka

Dearman, W.R., 1991, Engineering geological

mapping,Butterworth-Heinemann, Oxford,

387 p.

Jihadi, L.H., Azzy, F.N., Anural, M.B., &

Zakaria, Z., 2015, Engineering Geological

Mapping as a part of Landslide Mitigation

at Surface Mining Site, in Engineering

Seminar Nasional Ke III

Fakultas Teknik Geologi Universitas Padjadjaran

Peran Geologi dalam Pengembangan Pengelolaan Sumber Daya Alam dan Kebencanaan

Geology for Society and Teritory, Volume

2, Chapter: 319, pp. 1805-1808

Zakaria, Z. (2009) Analisis kestabilan lereng tanah. Laboratorium Geologi Teknik, Fakultas Teknik Geologi, Universitas Padjajaran, 37 halaman, diakses dari situs: http://blogs.unpad.ac.id/zufialdizakaria/files/2009/11/zufialdi-zakaria-2009-analisis-kestabilan-lereng-tanah.pdf, 2 April 2016.

Zakaria, Z. (2010) Model Starlet, suatu usulan untuk mitigasi bencana longsor dengan pendekatan genetika wilayah (Studi kasus: Longsoran Citatah, Padalarang, Jawa), Jurnal Geologi Indonesia, Vol. 5 No. 2 Juni 2010: 93-112, dapat diakses melalui situs: http://www.bgl.esdm.go.id/publication/index.php/dir/article_download/267, diakses tanggal 2 April 2016.

Zakaria, Z., 2011, Analisis Kestabilan Lereng

Tanah, Laboratorium Geologi Teknik, Pro-

gram Studi Teknik Geologi, Fakultas Tek-

nik Geologi, Unpad, 37 hal. diakses dari

http://blogs.unpad.ac.id/zufialdizakaria/fil

es/2009/11/zufialdi-zakaria-Analisis-

Kestabilan-Lereng-20111.pdf, diakses

tanggal 2 April 2016, pukul 12.20

Zakaria, Z., Modul Analisis Kestabilan

Lereng, FTG, Universitas Padjadjaran,

unpublished, 220 hal.

Zakaria, Z., Hirnawan, F., Widayati., S., 2015. Rain and Earthquake-induced Landslides in West Java, Indonesia, Case Study in Subang Area near the Baribis Fault, with Implications for an Early Warning System, in: Engineering Geology for Society and Territory - Volume 2, Chapter: 106, pp 637-640

Zakaria, Z., Jihadi, L.H., Syahida, Z., & Oscar,

A.W., 2015, Simulation of Slope Stability

in the Dry and Rainy Seasons at Jatinangor,

District Of Sumedang, West Java,

Proceeding HANOIGEO 2015, Inter-

national Conference on "Engineering

Geology in Respon to Cimate Change and

Suistainable Development of Infra-

structure", Publishing House for Science

and Technology, Hanoi, Vietnam,

Desember 2015, p. 365-367.

http://blogs.unpad.ac.id/zufialdizakaria/files/2009/11/zufialdi-zakaria-2009-analisis-kestabilan-lereng-tanah.pdfhttp://blogs.unpad.ac.id/zufialdizakaria/files/2009/11/zufialdi-zakaria-2009-analisis-kestabilan-lereng-tanah.pdfhttp://blogs.unpad.ac.id/zufialdizakaria/files/2009/11/zufialdi-zakaria-2009-analisis-kestabilan-lereng-tanah.pdfhttp://www.bgl.esdm.go.id/publication/index.php/dir/article_download/267http://www.bgl.esdm.go.id/publication/index.php/dir/article_download/267http://blogs.unpad.ac.id/zufialdizakaria/files/2009/11/zufialdi-zakaria-Analisis-Kestabilan-Lereng-20111.pdfhttp://blogs.unpad.ac.id/zufialdizakaria/files/2009/11/zufialdi-zakaria-Analisis-Kestabilan-Lereng-20111.pdfhttp://blogs.unpad.ac.id/zufialdizakaria/files/2009/11/zufialdi-zakaria-Analisis-Kestabilan-Lereng-20111.pdfhttp://link.springer.com/book/10.1007/978-3-319-09057-3http://link.springer.com/book/10.1007/978-3-319-09057-3