integrasi geofisika untuk geoteknik n-spt.pdf

7/25/2019 integrasi geofisika untuk geoteknik N-SPT.pdf

1/8

Geoteknik

Konferensi Nasional Teknik Sipil 7 (KoNTekS 7)

Universitas Sebelas Maret (UNS) - Surakarta, 24-26 Oktober 2013 G - 193

ANALISIS KESTABILAN LERENG BERDASARKAN INTEGRASI DATA GEOFISIKA

TAHANAN BATUAN DAN GEOTEKNIK N-SPT

(257G)

Ardy Arsyad1, Tri Harianto1, Lawalenna Samang1, Wahniar Hamid2, Ronald Angi1

1Jurusan Teknik Sipil, Fakultas Teknik, Universitas Hasanuddin, Jl. P. Kemerdekaan Km. 10 Makassar

Email: [email protected]

PT. Yodya Karya (Persero) Cabang Makassar, Jl. A.P. Pettarani 74 Makassar

ABSTRAK

Studi ini memaparkan analisa kestabilan lereng dengan menggunakan integrasi data geofisika dan

geoteknik. Data geofisika dilakukan melalui penyelidikan geolistrik tomografi dengan konfigurasi

Wenner dan Wenner Schlumberger, dan geoteknik dengan metode bor inti dan pengujian standard

penetration test (SPT). Tanah longsor pada Poros Jalan Nasional Majene-Mamuju Sulawesi Barat(Km. 426+500) menjadi lokasi studi dengan kondisi geologi berformasi Gunungapi Adang dan

berelief terjal (15-30). Stratifikasi batuannya adalah pasir lempung, tufa dan kemudian batupasir.Dari hasil studi didapatkan bahwa pengujian geofisika mampu mengobservasi stratifikasi batuan dan

mengidentifikasi bidang sentuh antara lapisan batuan masif dan batuan lapuk (tanah) yang kemudian

dikategorikan sebagai bidang gelincir. Bidang gelincir ini terkonfirmasi oleh simulasi numerik

berdasarkan data geoteknik. Dapat diindikasikan pula adanya korelasi empirik antara resistivitas

batuan dan nilai N-SPT. Studi ini diharapkan dapat memberikan kontribusi pengembangan

integrasi metode geolistrik dan N-SPT pada analisa kestabilan lereng yang lebih akurat.

Kata kunci: geolistrik tomografi, geoteknik N-SPT, analisa kestabilan lereng

1. PENDAHULUANIntegrasi antara penyelidikan geolistrik dan geoteknik dilakukan untuk mendapatkan data dan interpretasi yang

tepat mengenai profil batuan dan tanah lereng (Sudha et al., 2009; Oh and Sun, 2007). Salah satu pendekatan metode

pendugaan kondisi bawah permukaan lereng adalah integrasi geolistrik dan geoteknik (SPT Borehole) yang dapat

menghasilkan dugaan gambaran kondisi bawah permukaan yang valid beserta properti mekanik geomaterialnya.

Survei geolistrik telah banyak digunakan pada penyelidikan kondisi lereng pada pra dan pasca landslide (Hazreek et

al, 2012; Grandjean et al., 2011; Friedel et al., 2006; Godio and Bottino, 2011). Integrasi survey geolistrik dan datageoteknik dapat memberika data dan interpretasi yang tepat mengenai profil batuan dan tanah lereng (Sudha et al.,

2009; Oh and Sun, 2007). Meskipun demikian, analisa stabilitas lereng dengan memadukan data geolistrik dan

geoteknik belumlah banyak dilakukan pada kasus-kasus kelongsoran di Indonesia. Oleh karena itu, studi ini

mencoba mengaplikasikan analisa stabilitas lereng dengan metode integrasi interpretasi antara data geolistrik dan

geoteknik.

2. INTEGRASI GEOLISTRIK TOMOGRAFI DAN GEOTEKNIK N-SPT

Pelaksanaan survei geolistrik pada post-failure landslide telah banyak dilakukan untuk menyelidiki variasi bawah

permukaan. Akan tetapi, survey geolistrik dapat memiliki kesalahan dikarenakan tahanan listrik tanah yang

berkaitan dengan kadar air dan material tanah tidak diukur secara langsung (Liu dan Evett, 2008). Survei geolistrik

lebih bersifat kualitatif (Clayton et al., 1995) dan olehnya itu memerlukan konfirmasi kuantitatif melalui data

geoteknik seperti log bore dan data pengujian laboratorium. Integrasi antara kedua survai ini dapat dilakukan

dengan tahapan sebagaimana dijelaskan pada Gambar 1. Penyelidikan geolistrik dilakukan untuk mendapatkan data

makro termasuk stratifikasi tanah/batuan, heterogenitasnya dan serta muka air tanah. Sementara itu, penyelidikan

geoteknik dilakukan untuk mendapatkan data mikro mengenai akan properti mekanis tanah/batuan termasuk data

kuat geser, sudut geser, kohesi dan densitas tanah. Kedua data makro dan mikro ini akan dapat melengkapi

pemahaman kita akan kondisi di bawah permukaan pada lokasi yang ditinjau. Data geofisika dan geoteknik menjadi

bahan yang komprehensif untuk mengevaluasi dan menganalisa kondisi bawah permukaan. Selain itu, data tersebut

memudahkan untuk memodelkan dan mensimulasi besaran dan letak sliding plane pada lereng yang ditinjau melaluianalisa numerik.


2/8

Geoteknik


G - 194 Universitas Sebelas Maret (UNS) - Surakarta, 24-26 Oktober 2013

Gambar 1. Bagan Alir penyelidikan subsurface untuk analisa kelongsoran.

3. STUDI KASUS KELONGSORAN PADA JALAN NASIONAL MAJENE-MAMUJU

SULAWESI BARAT.

Lokasi studi terletak di poros Mamuju Batas Majene berjarak 426+500 km dari Makassar Sulawesi Selatan

(Gambar 1). Digital elevation Model mengindikasikan lokasi studi terletak pada relief bergelombang dengan sudut

kemiringan 30 (Gambar 3a). Kondisi geologi lokasi kelongsoran terdiri dari dua satuan kelompok batuan yangjika diurutkan dari yang tertua hingga yang termuda (Gambar 3b) sebagai berikut: Formasi Mamuju (Tmm) terdiri

dari Napal, Kalkarenit, Batugamping Koral bersisipan tufa dan baru pasir, setempat terdapat Konglomerat. Batuan

Gunungapi Adang (Tma) terdiri dari Tufa, Lava dan Breksi gunungapi, terutama bersusunan leusitbasalt, sebagian

mika. Lereng Km. 426+500 pada Formasi Gunungapi Adang. Terdapat bidang patahan berjarak 2.9 km dari lereng

Km. 426+500. Kawasan Majene-Mamuju merupakan daerah aktif gempa. Terdapat vegetasi yang sudah terkonversi

menjadi kebun, namun tidak ditemui permukiman pada sekitar lokasi studi. Longsoran yang sudah terjadi cukup

besar dan mengancam stabilitas jalan yang ada di atas lereng (Gambar 4).

Penyelidikan GeolistrikPengambilan data dilakukan secara langsung di lapangan dengan menggunakan konfigurasi Wenner dan WennerSchlumberger. Data yang diperoleh dijadikan model sintetik dengan menggunakan perangkat lunak Res2Dmod yang

menghasilkan penampang (apparent resistivity), yang kemudian diinversikan dengan menggunakan perangkat lunak

Res2Dinv yang mengasilkan profil 2D true resistivity. Parameter pada model sintetik ini kemudian dijadikan

parameter lapangan untuk akuisisi data. Hasil inversi dengan menggunakan perangkat lunak Res2Dinv berupa profil

2D secara vertikal yang dapat menunjukkan kedalaman dan sebaran resistivitas sebenarnya.

PENYELIDIKAN SUBSURFACE

EvaluasiStratifikasibatuan dan

Analisis Data

Simulasi Numerik

Analisa BidangGelincir

SURVEI GEOLISTRIK PENYELIDIKAN GEOTEKNIK


3/8

Konferensi Nasional Teknik Sipil 7 (K

Universitas Sebelas Maret (UNS) - Surakarta,

Ga

(a)

Gambar 3. Di

Gambar 4. Situas

119E

119E

11930E

11930E

330S

330S

3S 3S

230S

230S

2S 2

S

130S

130S

1S 1

S

Lokasi PelaksanaanSurvei

PASADA

ADIADI

SALUONIAPANGASAAN

SALUSU

SALUADIADI

703500m

703500m

705000m

705000m

706500m

706500m

708000m

708000m

9691500m

9693000m

9694500m

95.71

73.75

305.81

195.86

425.72

450.22

289.90

312.97

352.37

350.65

165.98

249.36

304.54

333.42

308.08

351.89

147.92

283.26

259.29

223.37

146.44

256.97

218.41

199.44

252.10

190.40

146.80

239.64

188.79

218.67

264.50

188.47

254.31

254.47

221.30

256.14

226.29

223.94

192.54

251.29

217.41

142.31

164.71

172.11

285.43

336.20

213.11

290.

25 .

300

200

400

300

300

300

200

300

200

200

300

300

400

200

200

100421+200M

426+500M

NTekS 7)

24-26 Oktober 2013

bar 2. Lokasi Lereng yang menjadi obyek studi.

(b)

igital Elevation Model (a) dan Peta Geologi Regional

i lereng yang longsor Poros MajeneMamuju Km. 4

KemiringanLereng( derajat) ;

0-5 (Datar)

30- 50 (Terjal)

15- 30 (Bergelombang)

5-15 (Landai)

PETA KEMIRINGANLERENGLOKASIPELAKSANAANSURVEI GEOLISTRIK

PT.YODYAKARYA

SumberPeta;PetaBakosurtanalVersiDigitaltahu2009DigitalElevationModel

246.58

200

0.225 0 0.225 0.45 0.675 0.9Km

N

EW

S

UA

9691500m

9693000m

9694500m

.29

8.33

355.61

246.58

150.52

309.54

425.10

317.43

407.36

365.90

302.50

400

400

00

400

300

Legenda;

PASADA

ADIADI

SALUONIAPANGASAAN

SALUADIADI

703500m

703500m

705000m

705000m

706500m

706500m

9691500m

9693000m

9694500m

95.71

73.75

305.81

195.86

425.72

450.22

289.90

312.97

352.37

350.65

165.98

249.36

304.54

333.42

308.08

351.89

147.92

283.26

259.29

223.37

146.44

256.97

218.41

199.44

252.10

190.40

146.80

239.64

188.79

218.67

264.50

188.47

254.31

254.47

221.30

256.14

226.29

223.94

192.54

251.29

217.41

142.31

164.71

172.11

300

200

400

300

200

200

200

300

300

400

200

200

100421+200M

426+500M

119E

119E

11930E

11930E

330S

330S

3S 3S

230S

230S

2S 2S

130S

130S

1S 1S

LokasiPela ksanaanSurvei

Geoteknik

G - 195

(b).

26+500.

Akhir

Tengah Miosen

Tersier

Kenozoikum

Zaman-Kala MasaPerkiraanWaktu

(jutatahun)

15

12

5

Legenda;

SALUSUMUA

708000m

708000m

9691500m

9693000m

9694500m

.

.

.

285.43

336.20

213.11

290.29

258.33

355.61

246.58

150.52

309.54

425.10

317.43

407.36

365.90

302.50

400

300

400

300

300

400

300

0.225 0 0.225 0.45 0.675 0.9Km

N

EW

S

246.58

200

SumberPeta;PetaBakosurtanalVersiDigital tahu2009DigitalElevationModel

PT.YODYAKARYA

PETA KEMIRINGANLERENGLOKASIPELAKSANAAN SURVEIGEOLI STRIK

Stratigrafi ;

BatuanGunungapiAdang(Tma)

FormasiMamuju(Tmm)


4/8

Geoteknik



Pelaksanaan penyelidikan geolistrik dilakukan pada lokasi longsoran Km. 426+500 dengan jumlah bentangan

sebanyak tiga bentangan. Sebaran bentangan geolistrik ditentukan berdasarkan orientasi pola kemiringan batuan

yang diasumsikan berdasarkan pengamatan kondisi permukaan dan korelasi terhadap hasil pelaksanaan pengeboran

serta kondisi medan (lapangan). Hasil pengukuran topografi mendapatkan kemiringan dan tinggi lereng pada lokasi

studi (Gambar 5).

Lokasi bentangan 1 dilaksanakan sepanjang jalan raya pada sisi kiri jalan dengan arah bentangan relatif utara selatan, panjang bentangan 150 meter dengan hasil inversi kedalaman batuan hingga 34 m dari permukaan tanah

(Gambar 6). Berdasarkan hasil akusisi data diketahui bahwa jenis batuan pada bentangan 1 lokasi titik longsor426+500 berupa material lepas Lempung pasiran (1) dengan nilai tahanan jenis 0-50 , tufa lapili (2) dengan nilai

tahanan jenis 50-100 dan batupasir pejal (3) dengan tahanan jenis >100, jenis batuan yang menjadi bidang

gelincir berupa batupasir pejal yang memiliki tingkat porositas yang kecil dengan kedalaman bidang gelincir untuk

bentangn berkisar antara 5-10 m, khusus pada lokasi detail longsoran eksisting kedalaman bidang gelincir 4 meter

dari permukaan tanah (gambar 6a). Lokasi bentangan 2 dilaksanakan memotong relatif tegak lurus terhadap lokasi

longsoran eksisting pada sisi kiri jalan dengan arah bentangan barat timur (Gambar 7). Panjang bentangan 150

meter dengan hasil inversi kedalaman batuan hingga 34 m dari permukaan tanah. Berdasarkan hasil akusisi data

diketahui bahwa jenis batuan pada bentangan 2 lokasi Km. 426+500 berupa material lepas Lempung pasiran (1)

dengan nilai tahanan jenis 0-50 , tufa lapili (2) dengan nilai tahanan jenis 50-100 dan batupasir pejal (3)

dengan tahanan jenis >100, jenis batuan yang menjad

i bidang gelincir berupa batupasir pejal yang memilikitingkat porositas yang kecil dengan kedalaman bidang gelincir untuk bentangn berkisar antara 3-25 m, khusus pada

lokasi detail longsoran eksisting kedalaman bidang gelincir 4 meter dari permukaan tanah (Gambar 8).

Penyelidikan Geoteknik N-SPTPenyelidikan bor inti beserta Standard Penetration Test (SPT) di lokasi Km. 426+500. Pemboran inti (core drilling)

dan SPT dilakukan guna mendapatkan informasi keadaan bawah permukaan tanah/batuan akan sifat keteknikannya.

Interpretasi jenis lapisan tanah dan batuan dilakukan melalui visualisasi langsung di lapangan dari tanah yang

dikeluarkan dari tabung sampel. Pada Gambar 9 untuk titik B1, kedalaman 0 - 3.20 meter berupa lempung pasiran

coklat muda hingga coklat agak tua bercampur sedikit kerikil, plastisitas sedang dengan konsistensi sangat kaku.

Kedalaman 3.20 -. 7.00 meter berupa batu pasir abu-abu hingga kehitam-hitaman dengan kualitas batuan sangatjelek (RQD


5/8

Geoteknik



5.

Gambar 6. Hasil pengukuran geolistrik pada bentang 1.



Rembesan

matair DangkalKontak Batuan

(BidangGelincir)

AB

Titik Longsor

Kontak Batuan

(BidangGelincir)

AB

Titik LongsorKontak Batuan

(BidangGelincir)

AB

12

3

2


6/8

Geoteknik



Gambar 9. Borelog dan N-SPT pada B1 dan B2.

4. ANALISA KELONGSORAN BERBASIS DATA GEOLISTRIK DAN GEOTEKNIK

Berdasarkan hasil penyelidikan geolistrik diindikasikan bahwa formasi lempung pasiran pada kedalaman 05 meter

dengan nilai resistansi listrik 0 50 . Hasil geoteknik mengindikasikan hasil yang sama yaitu lempung pasirandengan ketebalan hingga 5 meter dan nilai N-SPT nya rendah berkisar antara 1218. Di bawah lapisan lempung

pasiran, terdapat formasi tufa pada kedalaman 57 meter dengan nilai resistance 50 - 100 yang diselingi dengan

batupasir. Sementara penyelidikan geoteknik menunjukkan adanya batuan tufa setebal 2 meter, namun masih

diselingi oleh batupasir setebal 3,5 meter. Nilai N-SPT batuan tufa dan batu pasir ini sudah melebihi 60.

Rembesan mata air ditemukan berdasarkan data geolistrik pada bidang kontak antara lempung pasiran dan tufa

lapili (Gambar 8). Borelog geoteknik menunjukkan kedalaman air tanah juga sekitar 3.5 meter, pada bidang kontak

antara lempung pasiran dan tufa. kelongsoran terjadi pada bidang kontak antara lempung pasiran dan tufa.

5. SIMULASI NUMERIK

Studi ini juga melakukan analisa kestabilan lereng untuk menentukan secara probabilistik bidang gelincir pada

lereng. Simulasi dilakukan dengan menggunakan commercial software Slope/w Geostudio. Adapun parameter tanah

yang digunakan merupakan hasil uji Geser Langsung (Tabel 1). Pemodelan lereng menggunakan data topografi, data

geoteknik dari sampel UDS (undisturbed soil) tanah lempung pasiran. Untuk itu, analisa bidang gelincir dilakukan

: : . .

0.001.00

2 .00 5/ 15 1.002 .45 8/ 15 2.00

10/15

2.003.00

4.00 3.004.08 4.00

4.005.00

6.00 5.006.08 6.00

6.007.00

8.00 7.008.05 8.00

8.009.00

9.0010.00

10.0011.00

11.0012.00

12.0013.00

13.0014.00

14.0015.00

15.0016.00

16.0017.00

17.0018.00

18.0019.00

19.0020.00

-18.00

- 17.50 17.5

-9.50 9.5

-15.50

-17.00

6.5

-7.00 7.0

18.00

0.00

0.00

18.00

11.00

15.5

16.5

17.0

20.0

-18.50

-19.00

-19.50

-20.00

Elevation(m)

GroundWaterTable

(m)

Depth(m)

Sample

BoringLog

Description

0.00

-4.50

-5.00

18

- 10.00 10.0

5.5

14.5

- 15.00 15.0

Depth(m)

NumberofBlows

(blow/cm)

N-Value

(N/foot)

Depth(m)

RQD-Value(%)

N - Value

0 1 0 2 0 3 0 4 0 5 0 6 0

Standar d Penetr atio n Test RQD

-0.50 0.5

-1.00 1.0

0.00 0.0

>60

-3.50 3.5

-4.00 4.0

0.00

Lempung Pasiran coklat muda

hingga coklat agak tua bercampur

sedikit kerikil, plastisitas sedang

dengan konsistensi sangat kaku

Batu pasir abu-abu hingga kehitam-

hitaman dengan kualitas batuan

sangat jelek (RQD60

-7.50 7.5

-8.00 8.0

-8.50 8.5

-9.00 9.0

Tuff coklat muda kekuningan

bercampur gravel coklat kehitaman

dengan kerapatan relatif sangat

padat



sangat jelek (RQD60

-5.50

6.0

0.001.00

2. 00 2/ 15 1.002. 45 5/ 15 2.00

7/15

2.003.00

4. 00 3/ 15 3.004. 45 6/ 15 4.00

8/15

.5.00

6.00 5.006.08 6.00

6.007.00

8.00 7.00. 5 8.00

8.009.00

. .10.05 10.00

10.0011.00

11.0012.00

12.0013.00

13.0014.00

1 .15.00

15.0016.00

16.0017.00

17.001 .

18.0019.00

1 .20.00

Lempung Pasiran coklat muda

hingga coklat agak tua bercampur

sedikit kerikil, plastisitas sedang

dengan konsistensi kaku

Tuff coklat muda kekuningan

bercampur gravel coklat kehitaman

dengan kerapatan relatif sangat

padat



sangat jelek (RQD60

-9.50 9.5

>60

-7.50 7.5

-8.00 8.0

-6.00 6.0

-6.50 6.5

-7.00 7.0

-4.00 4.0

-4.50 4.5

-5.00 5.0

>60

-5.50 5.5

-2.50 2.5

-3.00 3.0

14

-3.50 3.5

-0.50 0.5

-1.00 1.0

12

0.00 0.0

-1.50 1.5

Depth(m)

NumberofBlows

(blow/cm)

N-Value

(N/foot)

Depth(m)

RQD-Value(%)

N - Value

0 1 0 2 0 3 0 4 0 5 0 60Elevation(m)

GroundWaterTable

(m)

Depth(m)

Sample

BoringLog

Description

Stand ar d Pene tr ati on Test RQD

B1 B2


7/8

Geoteknik



dengan metode Ordinary, Bishop, Janbu dan Morgensten-Price (Table 2). Dari hasil simulasi didapatkan bidang

gelincir dengan Safety Factor (SF) lebih kecil dari 1,00 dengan radius gelincir yang berkisar antara 6 8 meter.

Hasil ini mengkonfirmasi hasil dari survey geolistrik bahwa bidang gelincir terjadi pada interface antara lapisan

lempung pasiran dan lapisan tufa.

Tabel 1. Parameter Geomekanik Lempung pasiran pada Lereng dari Data Bor B1 dan B2.

g

(kN/m3)

C

(kPa)

B1 17,6 20 31

B2 18,2 19 32

Rata-Rata 17,9 19,5 31,5

Tabel 2. Hasil Simulasi.

Metode SF Radius

Gelincir (m)

Ordinary 0,845 8,504

Janbu 0,955 6,35Bishop 0,978 6,226

Morgensten-Price 0,934 8,503

Gambar 10. Bidang gelincir berdasarkan metode Ordinary (a), Janbu (b), Bishop (c) dan Morgensten-Price (d).

(a) (b)

(c) (d)


8/8

Geoteknik



6. KESIMPULAN

a. Integrasi interpretasi antara data geolistrik sebagai investigasi makro dan geoteknik bore-N SPT sebagai

investigasi mikro dapat meningkatkan kehandalan analisa kelongsoran yang dibutuhkan untuk mendesain

struktur penanganannya.

b. Investigasi geolistrik mengindikasikan bahwa sliding plane terdapat pada bidang kontak antara lapisanlempung pasiran dan lapisan tufa lapili. Indikasi ini terkonfirmasi dari hasil simulasi berbasis data

geoteknik borelog-N SPT dan uji lab, dimana radius bidang gelincir menyentuh bidang pertemuan antara

lempung pasiran dan tufa lapili.

c. Korelasi antara nilai resistifitas batuan dan nilai N-SPT secara empirik mengindikasikan bahwa resistifitas

batuan rendah memiliki nilai N-SPT yang rendah pula. Hanya saja kisaran nilai resistifitas batuan yang

berskala 50 masih kurang sensitive terhadap nilai N-SPT. Hal ini menjadi bahan untuk studi selanjutnya.

DAFTAR PUSTAKA

Hazreek, Z.A., Rosli, S., Ahmad, F., Wijayasekera, D.C., Baharuddin, M.F.T., (2012). Integral Analysis of

Geoelectrical (Resistivity), and Geotechnical (SPT) Data in Slope Stability Assessment. Academic Journal of

Science. Vol.2. pp. 305-316.

Friedel, S., Thielen, A., Springman, S.M. (2006). Investigation of a slope endangered by rainfall induced landslide

using 3D resistivity tomografi and geotechnical testing. Journal of Applied Geophysics, 60, pp. 100-114.

Godio, A, Bottino, G. (2001). Electrical and electromagnetic investigation for landslide characterization. Physics

and Chemistry of the Earth, Part. C: Solar, Terrestial and ammp: Planetary Science, 26, pp. 705-710.

Grandjean, G., Gourry, J.C., Sanchez, O., Bitri, A., Garambois, S. (2011). Structural study of the Ballandaz

landslide (French Alps) using geophysical imagery. Journal of Applied Geophysics, 75, pp. 531-542.

Liu, C., Evett, J.B., (2008). Soils and Foundations. 2nd. New Jersey, Pearson Prentice Hall.

Clayton, C.R.I., Matthews, M.C., Simons, N. E., (1995). Site Investigations, 2nd

Ed. UK, Blackwell Science Ltd.

Oh, S, Sun, C.-G. (2008). Combined analysis of electrical resistivity and geotechnical SPT blow counts for the

safety assessment of fill dam. Environment Geology, 54, pp. 31-42.

Sudha, K., Israil, M., Mittal, S., Rai, J. (2009). Soil characterization using resistivity tomography and geotechnical

investigations. Journal of Applied Geophysics, 67, pp. 74-79.

integrasi geofisika untuk geoteknik n-spt.pdf

Documents