1

BAB IPENDAHULUAN

1.1 Latar BelakangDalam membuat suatu desain tambang, diperlukan perencanaan mengenai aspek-aspek yang menyangkut operasi penambangan agar proses penambangan dapat berjalan efektif dan efisien. Salah-satu aspeknya adalah mengenai kemantapan lereng yang akan ditemukan pada saat penggalian tambang, termasuk juga untuk bendungan, jalan yang dilalui alat berat, tempat-tempat penimbunan bahan buangan (tailing disposal) dan di penimbunan bijih (stockyard).Ketika terjadi suatu kondisi lereng yang terbentuk akibat dari proses penambangan (pit slope) maupun yang merupakan sarana penunjang operasi penambangan itu tidak stabil maka kegiatan produksi akan terganggu bahkan menurun. Oleh karena itu suatu analisis kemantapan lereng merupakan suatu bagian yang penting untuk mencegah terjadinya gangguan terhadap kelancaran produksi maupun terjadinya bencana yang fatal. Dalam menentukan kestabilan atau kemantapan lereng, dikenal istilah faktor keamanan (Safety Factor), yang merupakan perbandingan antara gaya gaya yang menahan, terhadap gaya-gaya yang menggerakkan tanah tersebut.

1.2 Maksud dan Tujuan1.2.1 MaksudMaksud dilakukannya praktikum mengenai analisis geoteknik ini adalah agar mahasiswa bisa merencanakan data dasar yang telah didapatkan dari data analisis geoteknik untuk suatu desain lereng bukaan tambang.1.2.2 TujuanSedangkan tujuan dilakukannya praktikum ini yaitu : Mengetahui parameter apa saja dalam perhitungan analisis geoteknik Mengetahui data-data dasar yang dibutuhkan untuk perencanaan pembukaan lereng suatu tambang.BAB IILANDASAN TEORI

2.1Pengertian Dasar Geoteknik Pada dasarnya, geoteknik berasal dari ilmu mekanika yang diaplikasikan pada batuan atau penyusun kulit bumi, sednagkan mekanika merupakan ilmu mengenai mekanika dan batuan. Mekanika adalah ilmu yang mempelajari efek yang terjadi apabila suatu tekanan atau gaya dikenakan pada sebuah benda. Sedangkan, batuan adalah suatu bahan atau material yang terdiri dari satu atau lebih mineral berbeda, yang telah terkonsolidasi dan bersatu membentuk kulit bumi. Secara umum istilah mekanika batuan adalah ilmu pengetahuan teoritis dan terapan, cabang dari mekanika, yang mempelajari tentang perilaku (behavior) atau respons batuan dan massa batuan bila terhadapnya dikenakan gaya atau tekanan.Dalam aplikasinya, pada pekerjaan keteknikan di dalam massa batuan, baik pekerjaan sipil (misalnya, penerowongan), maupun pertambangan (open pit, underground mining), banyak pakar menggunakan istilah geoteknik pada saat di lapangan. Inti dari ilmu geoteknik adalah kemantapan suatu lereng baik bukaan tambang maupun untuk kontruksi lainnya, sedangkan yang dimaksud geometri lereng adalah tinggi lereng dan kemiringan lereng, yang dapat dipandang sebagai lereng tunggal (single bench), lereng ganda (double benches), tripple benches, inter-ramp slope atau overall slope. Untuk suatu jenis material, makin tinggi dan makin curam sudut lereng maka makin rendah stabilitas lereng tersebut, demikian juga sebaliknya. Sehingga ini akan memperngaruhi terhadap nilai factor keamanan yang dihasilkan, hal ini dipengaruhi juga dengan kondisi batuan atau anah pada saat dilakukan bukaan tambang.

2.2 Faktor-Faktor Yang Mempengaruhi Stabilitas LerengBanyak faktor yang berpengaruh terhadap stabilitas atau kelongsoran lereng, yang menurut penulis (Gde Suratha), dapat dikelompokkan menjadi 5 faktor utama, yaitu sebagai berikut:

a) Geometri lereng, yaitu tinggi dan kemiringan lereng.b) Sifat fisik-mekanik, kekuatan (terutama kuat geser) dan bobot isi massa batuan pembentuk lereng.c) Orientasi umum struktur diskontinuitas massa batuan lereng terhadap orientasi muka lereng bukaan tambang.d) Adanya air tanah di dalam massa batuan lereng.e) Faktor luar sistem lereng, berupa beban luar dan atau getaran (gempa bumi dan akibat peledakan tambang)Selain faktor-faktor tersebut terdapat pula factor-faktor luar yang dapat mempengaruhi suatu lereng, faktor luar yang berpengaruh terhadap stabilitas lereng tersebut dapat berupa beban statik dan beban dinamik. Beban statik, antara lain; di bagian belakang crest lereng ditempatkan alat-alat berat tambang, lokasi setling pond, dan lain-lain. Beban dinamik, dapat berupa getaran gempa bumi dan atau akibat peledakan yang kurang terkontrol, dan lain-lain.

2.3 Analisis Geoteknik Untuk Stabilitas LerengDalam analisis dan penentuan jenis tindakan pengamanannya, lereng batuan tidak dapat disamakan dengan lereng tanah, karena parameter material dan jenis penyebab longsor di kedua lereng tersebut sangat jauh berbeda.Tiga pendekatan utama dari analisis kemantapan lereng adalah :a) Pendekatan mekanika batuanb) Pendekatan mekanika tanahc) Pendekatan yang memakai kombinasi keduanyaAnalisis stabilitas lereng dilakukan terhadap model lereng dari masing-masing sektor desain dengan metode yang relevan yang umum diterima di dunia geoteknik. Menurut filosofi desain Pit Slope, diperlukan suatu level tinggi dalam penyelidikan, engineering, dan judgement agar diperoleh desain dengan level risiko yang dapat diterima. Jika kondisi massa batuan jelek (poor rock conditions), dan terdapat bangunan infra stuktur di dekatnya, maka penyelidikan geoteknik harus dilakukan dengan lebih cermat dan komprehensif.

Gambar 2.1 Analisis Stability (Geoteknik) Dalam Ruang Lingkup Sistem PenambanganDalam menentukan kestabilan / kemantapan lereng, dikenal istilah Faktor Keamanan (Safety Factor), yang merupakan perbandingan antara gaya gaya yang menahan, terhadap gaya gaya yang menggerakkan tanah tersebut. Bila faktor keamanan lebih tinggi dari satu, umumnya lereng tersebut dianggap stabil.

Gambar 2.2Langkah Penentuan FK

Beberapa metoda analisis kemantapan yang dapat digunakan antara lain:a) Metoda analitikb) Metoda grafikc) Metoda keseimbangan limitd) Metoda numerik (metoda elemen hingga, elemen diskret, eleman batas.e) Teori blokf) Sistem pakar

2.4 Sumber Data Dan Informasi Suatu Analisis GeoteknikPengendalian dokumen data geoteknik adalah aspek penting dalam pengelolaan proses desain terkait dengan Sistem Pengendalian Stabilitas Lereng (SSCS) ini. Pemetaan geoteknik di permukaan lereng umumnya dilakukan selama operasi penambangan berjalan, bertujuan untuk memperkirakan karakteristik dan kondisi massa batuan terutama perubahannya, termasuk kondisi struktur diskontinuitas massa batuan. Pemetaan yang berpola akan memudahkan dalam pengendalian untuk meyakinkan bahwa pemetaan dilakukan secara berulang-ulang mengikuti kemajuan tambang. Data dan informasi yang dubutuhkan untuk menunjang SSCS ini, meliputi; estimasi rockmass strength, pengalaman unjuk kerja lereng, hasil pemetaan geoteknik permukaan, air tanah, drill core logs, sismisitas dan kondisi tegangan in-situ.2.4.1 Rockmass Strength EstimationProses memperkirakan nilai rockmass strength adalah hal penting dalam rock slope engineering. Penentuan berbagai nilai sifat-sifat batuan/tanah umumnya dilakukan dengan index dan atau pengujian di Laboratorium. Pengujian lab. atau lapangan hanya akan menghasilkan suatu indikasi strength batuan sebagai kekuatan batuan utuh (intack rock strength). Harus dibedakan bahwa rockmass strength umumnya lebih rendah daripada intack rock strength, karena skalanya lebih besar dan adanya struktur diskontinuitas di dalam massa batuan. Oleh karena itu, perlu pendekatan (RMR-Classification) dan judgement (professional judgement) ketika akan menggabungkan semua data-data untuk menjadi parameter input yang mewakili batuan secara massa untuk keperluan analisis slope stability. Sifat-sifat batuan yang dibutuhkan untuk analisis stabilitas lereng harus dikumpulkan secara berkesinambungan mengikuti kemajuan fase penambangan dengan cara sampling dan uji laboratorium dan atau pemetaan permukaan.2.4.2 Historical Slope PerformancePenilaian terhadap pengalaman kelongsoran atau unjuk kerja lereng pada masa lalu dan atau yang sedang berjalan akan sangat berguna sebagai dasar untuk merevisi desain untuk fase penambangan selanjutnya. Penilaian itu dibuat mencakup komponen berikut ini : Suatu program intensif pengumpulan data dan informasi, Program pemantauan kualitatif dan kuantitatif, Sistem pengumpulan data (data storage system) yang memungkinan pemilihan data secara efisien dan usability-nya, Kompetensi dan terlatihnya petugas yang mengambil, mengumpulkan dan menilai data (standard), Perubahan data secara terpadu untuk desain dan operasional penambangan jika diperlukan.Bagian penting dari proses ini adalah penilaian terhadap slope instability (longsoran) yang pernah terjadi selama tambang berjalan. Secara konkritnya, jika data longsoran dapat direkonstruksi dengan baik, maka kita dapat memverifikasi data parameter strength of rockmass in-situ dengan pendekatan analisis balik (back analysis).2.4.3 Pit Wall Mapping Pemetaan pada dinding lereng bukaan tambang dilakukan selama masa penggalian /penambangan bertujuan untuk memperkirakan pengembangan, sifat-sifat dan orientasi dari struktur diskontinuitas dan sifat-sifat geoteknik massa batuan, sebagai suatu dasar untuk indikasi dari kemungkinan model longsoran serta untuk tujuan-tujuan desain atau perbaikan desain. Pemetaan berpola (mapping templets) apakah RMR mapping, Line mapping, atau Cell mapping, akan membantu meyakinkan bahwa pengumpulan data pada Pit Wall mapping dilakukan secara berulang-ulang.2.4.4 Drill Core Logging Logging geoteknik untuk inti (core) hasil pengeboran akan menghasilkan data yang dibutuhkan untuk desain lereng bukaan tambang, khususnya dalam memperkirakan rockmass strength, informasi struktur (diskontinuitas), dan memberikan informasi kondisi batuan di belakang batas penambangan (pit limits). 2.4.6 Seismicity dan Stress Regime Secara geologi berdasarkan peta kegempaan Indonesia, Kalimantan Timur tidak termasuk daerah rawan gempa dan dapat dianggap stabil dari aspek tektonik. Sehingga faktor getaran akibat gempa dan tegangan in-situ (stress) tidak perlu diperhitungkan. Yang perlu diperhitungkan mungkin getaran akibat kegiatan peledakan walaupun umumnya terkontrol dan relatif kecil.2.4.5 Hidrology atau Geohidrologi Air permukaan yang bersumber dari air hujan umumnya akan berpengaruh kepada permukaan lereng tambang dalam bentuk terjadi erosi permukaan terutama jika batuan permukaan terdiri dari lapisan berpasir lemah, atau batuan lapuk. Sedangkan air tanah, yaitu air yang terdapat di dalam massa batuan lereng akan berpengaruh negatif terhadap slope stability, dalam bentuk ; Menambah berat beban lereng akibat density batuan basah bertambah besar, Menambah tekanan air pori batuan/tanah akibat adanya air tanah, Air tanah yang merembes ke luar (permukaan) lereng akan menyebabkan erosi, dan dapat menyebabkan material-material lemah seperti lapisan pasir lemah menjadi hancur (sloughing) dan atau terjadi blok-blok batuan lepas-lepas.

Gambar 2.3Tipe Kondisi Air Tanah

2.5 Pemodelan Dengan Finite Elemen Methode (FEM)Yang dimaksud dengan analisis geoteknik dengan cara pemodelan dengan FEM adalah pemodelan lereng dengan cara membagi blok lereng ke dalam elemen-elemen mesh, di mana setiap elemen mesh dibatasi oleh node-node yang akan dihitung data output perubahannya akibat perubahan yang terjadi pada blok lereng.Sebelum masuk ke analisis balik, terlebih dahulu akan dibahas sekilas tentang pemodelan dan analisis stabilitas lereng dengan FEM,. Tahapan proses dalam pemodelan numerik dengan FEM ini, adalah meliputi : Pemodelan sistem statika, Pemodelan batuan dan parameter geoteknik, Pemodelan pembebanan dan tegangan insitu, Penentuan kondisi batas, dan Validasi model.

Gambar 2.4Back Analysis Dengan FEM

2.5.1 Pemodelan Sistem StatikaPemodelan sistem statika adalah penggambaran keadaan sistem struktur penampang lereng tambang yang disimulasikan, yang telah memperhitungkan gaya dalam yang bekerja, konfigurasi jenis dan sifat-sifat batuan, struktur diskontinuitas massa batuan dan geometri dari sistem itu sendiri. Pemodelam sistem statika dalam hal ini menggunakan kaidah analisis regangan bidang (plane strain), atau model analisis dalam dua dimensi. Dalam analisis ini, regangan ke arah tegak lurus luas model (arah sumbu Y) dianggap nol, atau dengan asumsi panjang model ke arah sumbu Y adalah tak terbatas. Oleh karena itu analisis regangan hanya dilakukan ke arah sumbu x dan sumbu z.2.5.2 Pemodelan Prilaku BatuanYang dimaksudkan pemodelan prilaku batuan adalah memilih prilaku atau sifat khas massa batuan yang sesuai dengan kondisi massa batuan sebenarnya yang digambarkan dalam model tersebut. Untuk tambang-tambang batubara di Indonesia pada umumnya, massa batuan lereng dianggap berprilaku elasto-plastik, sehingga memungkinkan dilakukan analisis dengan asumsi elastik sampai batas terjadinya kondisi plastik pada beberapa bagian di dalam sistem statika model tersebut. Criteria of failure yang digunakan adalah kriteria keruntuhan geser Mohr-Coulomb untuk lapisan overburden, interburden, batubara maupun batuan alas. 2.5.3 Input ParameterInput parameter geoteknik yang mewakili untuk semua lapisan massa batuan lereng model ditentukan berdasarkan beberapa pertimbangan yaitu; hasil penyelidikan geoteknik permukaan untuk memperkirakan karakteristik massa batuan, data hasil uji geoteknik di laboratorium, karakteristik umum batuan pada tambang-tambang batubara dan penyesuaian-penyesuaian (professional judgment). Data input parameter geoteknik untuk pemodelan FEM meliputi; Bobot isi, Modulus deformasi massa batuan (E), Poissons Ratio (), kuat tarik (t), kohesi puncak (Cp), sudut geser dalam puncak (p) kohesi residu (C r) sudut geser dalam residu (r)2.5.4 Tegangan In-situBeban yang bekerja dapat disebabkan oleh gaya gravitasi bumi dan factor getaran. Besarnya tegangan karena pengaruh gaya gravitasi merupakan fungsi kedalaman di bawah permukaan atas dari model dan densitas rata-rata batuan overburden. Secara teoritis tegangan di suatu titik di dalam model dapat dihitung dengan menggunakan rumus berikut:

Dengan keterangan : z = Tegangan vertical, h = Tegangan horizontal = Densitas batuan g = Percepatan gravitasi h = Kedalaman k = Faktor tegangan v = Poissons ratio2.5.5 Kondisi BatasYang dimaksud dengan kondisi batas adalah kondisi yang didefinisikan pada batas-batas model. Dalam pemodelan ini, pada sisi kiri dan kanan model dianggap tidak terjadi lagi pergerakan ke arah horizontal model ((x = 0) dan masih dibolehkan adanya pergerakan ke arah vertical (z 0). Sedangkan pada titik pojok kiri dan kanan bawah model dianggap sebagai titik tetap, tidak ada pergerakan ke arah sumbu x maupun sumbu z (x= z = 0).2.5.6 Validasi modelValidasi model dimaksudkan sebagai upaya memeriksa kebenaran atau validasi dari model yang dibangun, yang meliputi geometri sistem statika, batas-batas jenis batuan, jenis batuan, parameter geoteknik massa batuan, dan distribusi tegangan vertikal dan atau tegangan horizontal, serta beban luar yang bekerja pada model. Distribusi tegangan vertikal yang terjadi akibat proses konsolidasi alamiah selama proses pembentukan model tersebut di alam dilakukan dengan cara mengeksekusi model dengan program (software FEM) yang digunakan, yang merupakan proses konsolidasi dari sistem statika model), yang kemudian hasilnya dicek kesesuaiannya dengan nilai tegangan teoritis.

BAB IIIKESIMPULAN

Analisis geoteknik merupakan suatu study atau kajian mengenai kondisi suatu lereng bukaan tambang untuk di desain pada tahap perencanaan tambang sedemikian rupa sehingga memenuhi kriteria aman yang dikaitkan dengan nilai factor keamanan (Fk). Adapun parameter yang menjadi dasar data dalam analisis geoteknik ini seperti bobot isi, modulus deformasi massa batuan (e), poissons ratio (), kuat tarik (t), kohesi puncak (cp), sudut geser dalam puncak (p), kohesi residu (c r) sudut geser dalam residu (r). Sehingga dari parameter tersebut dalam merencanakan suatu geoteknik dalam perencanaan tambang dibutuhkan data-data dasar yang menjadi data untuk membentuk suatu lereng bukaan tambang seperti rockmass strength estimation, historical slope performance, pit wall mapping, drill core logging, seismicity dan stress regime, dan hidrology atau geohidrologi.

DAFTAR PUSTAKA

Miner wahyu http//geoteknik_tambang.com, Analisis Geoteknik. Diakses Pada Tanggal 23 Oktober 2013 Pukul 06:45 WIB (doc, online)Anonim, http//geoteknik_pertambangan.com, Study Kemantapan Lereng Untuk Geoteknik. Diakses Pada Tanggal 23 Oktober 2013 Pukul 06:50 WIB (doc, online)H. Maryanto, Kuliah Geoteknik, Pemodelan dan Analisis Slope Stability. Universitas Islam Bandung 23 Oktober 2013. 1