HUBUNGAN LIKUIFAKSI TERHADAP JENIS TANAH(Study Kasus : Gempa Niigata 1964 dan Gempa Kobe 1995)Nova Dwi GandiniFAKULTAS TEKNIK SIPIL DAN PERENCANAAN UNIVERSITAS GUNADARMA

ABSTRAKJepang terdiri dari gugusan pulau-pulau yang terletak di pesisir Lautan Pasifik di timur benua Asia. Pulau-pulau utama Jepang, dari utara ke selatan adalah Hokkaido, Honshu (pulau utama), Shikoku, dan Kepulauan Ryukyu yang terletak 600 km selatan barat Kyushu. Naha dan Okinawa merupakan salah satu pulau yang terkenal di kepulauan Ryukyu.Selain itu, Jepang memiliki sejumlah 3.000 pulau kecil. 73% negara Jepang terdiri dari gunung-gunung yang melintasi setiap pulau utama. Gunung yang paling tinggi adalah Gunung Fuji dengan ketinggian 3.776 m. Karena kontur tanah yang rendah, kebanyakan lereng bukit digunakan sepenuhnya untuk perusahaan pertanian. Jepang terletak di dalam zona gunung berapi yaitu di atas Lingkaran Api Pasifik. Ini menyebabkan Jepang kerap mengalami gempa bumi berkekuatan rendah dan kadang-kala merasakan letusan gunung berapi. Gempa bumi yang membinasakan juga dirasakan beberapa kali dalam satu abad. Gempa bumi ini sering menyebabkan terbentuknya tsunami. Jepang terletak pada sebuah daerah dimana 4 lempeng tektonik bertemu satu sama lain. Lempeng-lempeng tersebut adalah lempeng Eurasia, Amerika Utara, Pasifik, dan Philippina. Daratan Jepang berada di atas 2 lempeng tektonik, yakni lempeng Amerika Utara dan lempeng Eurasia. Pertemuan kedua lempeng ini berada di tengah-tengah Kepulauan Honshu.

Keywords : Likuifaksi, gempa bumi

PENDAHULUAN

Karena wilayah Jepang yang dilalui oleh lempengan-lempengan bumi yang sangat aktif bergerak sehingga tidak mengherankan negara Jepang ini sering di landa oleh Gempa yang memiliki kekuatan yang selalu berkekuatan besar. Berikut saya tampilkan tiga gempa yang pernah melanda Jepang secara rinci.Nama GempaGempa NiigataGempa KobeGempa Sendai

Tanggal terjadi16 Juni196417 Januari 199511 Maret 2011

Kekuatan Gempa7,5 skala richter7,2 skala richter9,0 skala richter

Kedalaman Gempa57 Km34 Km20 Km

Lama Guncangan70 detik20 detik2 menit 30 detik

Perpindahan Tanah140 cm50-100 cm70 cm

Korban Meninggal28 jiwa5000 jiwa6500 jiwa

Kerugian 3.534 rumah hancur, 11.000 rumah rusak.100 milyar dolar230 milyar dolar

Penyebab GempaSisi barat laut Honshu terletak pada sisi tenggara Laut Jepang , yang diciptakan oleh back-arc yang menyebar dari Oligosen akhir hingga Miosen tengah. Ekstensional tektonik yang terkait dengan seri yang dibentuk penyebaran berarah NS kesalahan ekstensional dan terkait cekungan . Saat ini daerah ini menjadi rusak oleh kekuatan tektonik , yang menyebabkan inversi cekungan ini sebelumnya,membentuk Anticlinal struktur. Gempa bumi ini diperkirakan terjadi karena gerakan membalikkan pada salah satu diaktifkan kembali kesalahan.

Tiga lempeng kerak bumi bertemu didekat pantai Jepang, kemudian bersubduksi di bawah lempeng dari benua Eurasia yang lebih ringan dengan laju sekitar 10 sentimeter per tahun. Busur pulau Jepang telah terbentuk dari magma cair yang disebabkan oleh mencairnya Lempeng Filipina. Gempa bumi sangat umum di sini dan terjadi karena gesekan yang dihasilkan dari dua pelat bertabrakan sepanjang margin yang merusak.Gempa bumi merupakan hasil dari subduksi Lempeng Pasifik di bawah Lempeng Amerika Utara. Jepang sangat rentan terhadap gempa bumi karena terletak di persimpangan empat lempeng tektonik utama, Lempeng Pasifik, Lempeng Eurasia, Lempeng Filipina dan Lempeng Amerika Utara. Walaupun namanya, Lempeng Amerika Utara sebenarnya melampaui utara Alaska Pasifik dan ke Siberia. Sebuah lengan piring turun ke bawah untuk memasukkan Jepang utara, terjepit di antara Pasifik dan daratan Asia, khususnya Timur Rusia dekat Vladivostok, yang pada Lempeng Eurasia. Gempa subduksi terjadi ketika lempengan potongan kerak bumi, bertabrakan, dan memaksa salah satu lempeng yang berada di bawah lempeng lain.

Dampak Gempa1. Likuifaksi2. 1 / 3 kota merendah sebanyak 2 meter sebagai akibat dari pemadatan pasir. 3. bentang jembatan runtuh dan jatuh ke sungai.4. pantai timur Awa-Shima naik sekitar 150 cm5. pantai barat Honshu, menghadap ke zona pusat gempa, mereda dengan 45 cm di Hayakawa.1. runtuhnya bangunan, jembatan dan jalan akibat gelombang seismik gemetar kerak2. kebakaran3. kemacetan4. penutupan usaha5. banyak tunawisma1. kebocoran nuklir2. sistem operasi transportasi yang tak dapat beroprasi

Tabel 1. Karakteristik Gempa Jepang

Salah satu dampak dari gempa tersebut adalah likuifaksi tanah yang menjadi salah satu momok yang harus dihadapi oleh para teknik sipil. Salah satu penyebab kehancuran struktur dan bangunan sipil lainnya akibat gempa adalah likuifaksi. Salah satu penyebab kehancuran struktur dan bangunan sipil lainnya akibat gempa adalah Likuifaksi. Secara visual peristiwa ini tampak sebagai sand boil atau munculnya lumpur pasir di permukaan tanah. Fenomena lain akibat likuifaksi adalah terjadinya pergerakan tanah dalam arah horizontal, rembesan air melalui rekahan tanah, tenggelamnya struktur atau bangunan di atas permukaan, penurunan muka tanah, tanah yang bergolak, keretakan jalan, keruntuhan tanggul dan lereng. Pada bangunan yang tenggelam, strukturnya biasanya amblas, miring atau bergerak ke samping, yang dapat juga mengakibatkan keruntuhan bangunan terssebut. Penyebab terjadinya likuifaksi adalah terjadinya peningkatan tekanan air pori ekses akibat tegangan siklik pada saat gempa. Berikut akan dibahas mengenai faktorjenis tanah yang dapat menyebabkan likuifaksi pada gempa Niigata dan juga Gempa Kobe.

PEMBAHASANPada saat gempa bumi, kerusakan utama beberapa tipe struktur terjadi karena pecahan-pecahan, gerakan yang tidak normal dan tidak sama, dan kehilangan kekuatan atau kekakuan tanah. Kehilangan kekuatan atau kekakuan tanah merupakan akibat penurunan bangunan-bangunan, kegagalan bendungan tanah, tanah longsor dan bencana lainnya. Proses kehilangan kekuatan yang terjadi dalam tanah akibat membesarnya tekanan air pori biasanya disebut likuifaksi tanah. Gejala likuifaksi tanah utamanya berhubungan dengan tanah jenuh tanpa kohesi berbutir halus sampai kasar. Syarat-syarat terjadinya likuifaksi adalah harus memenuhi lima kriteria yakni lapisan tanahnya berupa pasir atau Lanau, lapisan tanahnya jenuh air, lapisan tanahnya bersifat terurai atau gembur (tidak padat). Likuifaksi pada tanah pasiran merupakan jenis lapisan tanah pasiran yang jenuh dan air cenderung mengalami likuifaksi pada waktu ada gempa sehingga daya dukung batasnya harus dikoreksi. Hal ini biasanya dijumpai pada: 1) kedalaman lapisan tanah kurang dari 20 m dari permukaan tanah, 2) kedalaman muka air tanah kurang dari 10 m, 3)butiran tanah yang mempunyai nilai antara 0,02 mm sampai dengan dengan 2,0 m .Contoh likuifaksi tanah yang berhubungan dengan kerusakan terbesar adalah gempa bumi di Niigata, Jepang pada tanggal 16 Juni 1964 dan Gempa Kobe 17 Januari. Dari lima kriteria yang disebutkan diatas, pada daerah di Niigata yang mengalami likuifaksi menunjukkan pengaruh yang merugikan dari suatu subsoil miskin. Secara umum, kerusakan jauh disebabkan oleh perturbasi dari lapisan tanah atas daripada pengaruh langsung getaran tanah pada bangunan. Bagian bawah kota dibangun di atas lapisan pasir tebal yang merupakan sedimentasi terakhir sehingga gempa mempengaruhi sifat dinamis dari pasir. Creep terjadi, dan bangunan bertingkat modern tiba-tiba dibiarkan tanpa dukungan, bangunan tersebut miring, semua dalam satu komplek dan satu blok apartemen terjatuh semuanya, dan akhirnya pondasi keluar dari tanah. Gempa Niigata membawa efek likuifaksi dan efek menghancurkan. Kegagalan tanah yang luar biasa terjadi didekat tepi sungai Shinano. Gempa Bumi Niigata mengakibatkan kerusakan dramatis karena pencairan deposit pasir di dataran rendah Niigata City. Di sekitar kota ini, tanah terdiri dari reklamasi tanah baru dan deposito sedimen muda yang memiliki kepadatan rendah dan muka air tanah dangkal. Pada saat gempa bumi ini, ada sekitar 1500 bangunan beton bertulang di Niigata City. Sekitar 310 bangunan tersebut rusak, dimana sekitar 200 menetap atau miring kaku tanpa kerusakan yang cukup berarti. Perlu dicatat bahwa bangunan beton yang rusak dibangun atas dasar yang sangat dangkal atau tumpukan gesekan pada tanah yang gembur. Beton serupa bangunan didirikan di atas tumpukan bantalan pada strata perusahaan pada kedalaman 20 meter tidak mengalami kerusakan. Struktur Teknik Sipil yang rusak akibat gempa Niigata termasuk fasilitas pelabuhan, sistem pasokan air, kereta api, jalan, jembatan, bandara, fasilitas listrik dan fasilitas pertanian. Alasan utama kegagalan ini adalah kegagalan pada tanah, khususnya pencairan tanah di Niigata City yang berada di bawah permukaan laut sebagai akibat dari penurunan tanah. Dampak dari likuifaksi tersebut adalah salah satunya pada bangunan apartemen Kawagishi-cho yang mengalami kegagalan daya dukung dan menjadi sangat miring. Meskipun miring ekstrim bangunan itu sendiri mengalami kerusakan yang sangat sedikit. Apartemen yang terbalik di Niigata pada gempa tahun 1964. Gempa bumi adalah penyebab dari pencairan tanah.Ketika pencairan terjadi, kepadatan tanah berkurang dan kemampuan deposit tanah untuk menyokong pondasi bangunan dan jembatan berkurang sebagaimana bangunan-bangunan di apartemen tersebut terbalik di Niigata pada tahun 1964. Tanah yang mencair juga mendesak tekanan yang lebih tinggi pada dinding bangunan, yang menyebabkan bangunan terbalik atau bergeser. Pergerakan ini dapat menyebabkan tidak stabilnya tanah dan kehancuran struktur di tingkat permukaan (bawah). Perhatian keselamatan dengan pencairan berhubungan dengan gedung-gedung, atau struktur lainnya bantalan atas tanah. Ketika tanah menjadi cair, struktur ini kehilangan dukungan dan berpotensi bisa runtuh. Massa seluruh tanah di bawah struktur tidak harus dalam keadaan pencairan atas kegagalan terjadi. Pencairan pada satu titik dapat menyebabkan beban untuk mentransfer dan tanah yang berdekatan menjadi tertekan, sehingga dapat memiringkan struktur. Karena diwilayah tersebut merupakan tanah berjenis sedimen yang tepatnya adalah tanah berpasir sehingga likuifaksi sangat besar memiliki kemungkinan untuk terjadi di wilayah ini. Berikut adalah proses terjadinya likuifaksi yang berada di wilayah Niigata : Jika tekanan air dalam pori-pori cukup besar untuk membawa semua beban, maka akan memiliki efek memegang partikel terpisah dan menghasilkan suatu kondisi yang secara praktis setara dengan pasir apung. Gerakan awal dari beberapa bagian dari materi mungkin mengakibatkan terkumpulnya tekanan, pertama pada satu titik, dan kemudian pada lain, berturut-turut sebagai titik awal konsentrasi yang cair. Fenomena ini paling sering diamati dalam tanah yang jenuh, longgar (low density atau uncompacted), tanah berpasir. Hal ini karena longgar pasir memiliki kecenderungan untuk kompres ketika beban diterapkan pasir rapat dengan kontras cenderung untuk memperluas volume atau membesar. Jika tanah sudah jenuh oleh air, seperti yang terjadi ketika tanah berada di bawah permukaan air tanah atau laut, maka air mengisi celah antara butir tanah. Menanggapi tanah mengompresi, kenaikan air ini dalam tekanan dan upaya untuk mengalir keluar dari tanah untuk zona tekanan rendah (biasanya ke atas menuju permukaan tanah). Namun, jika loading dengan cepat diterapkan dan cukup besar, atau berulang kali (misalnya gempa bumi gemetar, badai pemuatan gelombang) sedemikian rupa sehingga tidak mengalir dalam waktu sebelum siklus berikutnya beban diterapkan, tekanan air mungkin membangun untuk rupa di mana mereka melebihi kontak menekankan antara butir tanah yang menjaga mereka dalam kontak satu sama lain. Ini kontak antara butir adalah sarana yang berat dari bangunan dan lapisan tanah diatasnya ditransfer dari permukaan tanah ke lapisan tanah atau batuan di kedalaman lebih besar. Ini hilangnya struktur tanah yang menyebabkan ia kehilangan semua kekuatan (kemampuan untuk mentransfer tegangan geser ). Adalah satu usaha yang pertama kali dilakukan untuk menjelaskan gejala likuifaksi di tanah pasir dilakukan oleh Casagrande (1936) dan didasarkan pada konsep angka pori kritis. Pasir padat bila mengalami pembebanan geser, cenderung untuk muai. Pasir lepas, untuk kondisi yang sama, cenderung volumenya berkurang. Angka pori dimana pada saat pasir diberi gaya geser tidak mengalami perubahan volume disebut sebagai angka pori kritis. Casagrande menjelaskan bahwa deposit pasir yang memiliki angka pori lebih besar dari angka pori kritis cenderung volumenya berkurang bila digetarkan oleh pengaruh seismik. Jika drainase tidak dapat berlangsung, maka tekanan air pori secara perlahan meningkat. Pada suatu saat mungkin besarnya tegangan total tanah akan sama dengan tekanan air pori. Bila hal tersebut terjadi, maka tegangan efektif tanah akan sama dengan nol. Dalam keadaan demikian, tanah granular jenuh tidak memiliki kekuatan geser dan kondisi ini akan mengakibatkan keadaan likuifaksi.Untuk memahami likuifaksi, penting untuk mengenali kondisi yang ada dalam deposit tanah sebelum gempa bumi. Deposit tanah terdiri dari sekumpulan partikel tanah individu. Jika kita melihat secara dekat partikel-partikel ini, kita dapat melihat bahwa setiap partikel dalam kontak dengan sejumlah partikel tetangga. Berat partikel tanah atasnya menghasilkan kekuatan kontak antara partikel - partikel kekuatan-kekuatan ini terus individu di tempat dan memberikan tanah kekuatannya. Pencairan terjadi ketika struktur pasir, lepas jenuh rusak karena beberapa pembebanan cepat diterapkan. Sebagai struktur rusak, partikel tanah yang longgar menyatu dan berusaha untuk pindah ke konfigurasi yang lebih padat. Dalam gempa bumi, bagaimanapun, tidak ada cukup waktu untuk air di pori-pori tanah yang akan diperas keluar. Sebaliknya, air terjebak dan mencegah partikel tanah dari bergerak lebih dekat. Hal ini disertai dengan peningkatan tekanan air yang mengurangi kekuatan kontak antara partikel tanah individu, sehingga lembek dan melemahkan deposit tanah.Selain itu likuifaksi juga terjadi pada Gempa Kobe 1995. Gempa Kobe sendiri terjadi akibat penunjaman lempeng Laut Filipina terhadap lempeng Eurasia (Palung Nankai). Sesar yang bergerak akibat gempa tersebut adalah sesar Nojima (Awaji Island), yang menunjukkan pergerakan geser ke kanan (right-lateral strike-slip) sepanjang 9 km dengan besar pergeseran 1,2 - 1,5 m.Kemudian, batuan yang berada di bawah permukaan daerah sekitar Kobe merupakan sedimen aluvial yang mengandung fluida. Meskipun bangunan di Jepang sudah memenuhi standar Building Code, namun akibat batuan bawah tanahnya yang lunak, bangunan-bangunan di Jepang mengalami keruntuhan akibat likuifaksi (infiltrasi cairan dalam tanah sehingga menyebabkan batuan menjadi lunak, sehingga fondasi bangunan tidak kuat menopang, akibatnya batuan tertarik ke dalam tanah). Gambar 1Menurut paper yang dibuat ole Zhao et all yang dimuat Jurnal Science Tomography of the Source Area of the 1995 Kobe Earthquake: Evidence for Fluid at the Hypocenter, lokasi hiposenter gempa ini sendiri berada pada wilayah yang mengandung fluid. Misal dari cross section diatas, dari seismisitas yang diperoleh dari mainshock dan aftershock mulai dari magnitudo 1.5 dari sesar Nojima hingga sesar Suwayama. Poisson' ratio (rasio gelombang P dan S yang menunjukkan batuan semakin rigid apabila angka Poisson' ratio nya makin kecil) berwarna kuning menunjukkan harga yang semakin besar. Lokasi sekitar hiposenter (bintang) menunjukkan angka Poisson' ratio yang besar, artinya bahwa daerah tersebut banyak mengandung fluida.Selain itu, faktor yang sama yakni masalahnya karena sebagian besar fasilitas tanah reklamasi pantai yang terdiri dari longgar sampai sedang padat cohesionless. Seperti yang telah kita ketahui pencairan terjadi pada tanah jenuh, yaitu, tanah di mana ruang antara partikel individu benar-benar penuh dengan air. Air ini memberikan suatu tekanan pada partikel tanah yang mempengaruhi bagaimana erat partikel sendiri ditekan bersama. Sebelum gempa, tekanan air relatif rendah. Namun, goncangan gempa dapat menyebabkan tekanan air untuk meningkatkan ke titik di mana partikel tanah dengan mudah dapat bergerak satu sama lain. Efek langsung dari gempa bumi ada yang dikenal sebagai efek utama. Dalam Kobe efek utama dari gempa Hanshin termasuk perusakan jalur hidup, bangunan dan utilitas / jasa. Pukul 5:46 bumi mulai goyang, butiran pasir dalam air berlimpah-jenuh tanah Kobe mulai kehilangan kontak dan gesekan dengan butir-butiran lain, sehingga menyebabkan menyebabkan pencairan. Tanah mulai mengalir terpisah dan tanah bereaksi dengan menggerakkan 7 inci horizontal dan vertikal 4 inci. Pencairan adalah awal dari akhir untuk kota Kobe. Bangunan Jepang yang mana dibangun sebelum penegakan kode bangunan gempa tahun 1981, tidak bisa menahan kekuatan gempa dan pencairan tanah. Hasilnya adalah 102.000 bangunan runtuh. Pencairan terjadi di tanah jenuh, yaitu tanah di mana ruang di antara partikel tanah dipenuhi air. Air ini mendesak tekanan pada partikel tanah yang padat. Sebelum gempa terjadi, tekanan air rendah. Tetapi, guncangan gempa bisa menyebabkan tekanan air meningkat hingga puncaknya dimana partikel tanah dapat bergerak bebas. Guncangan gempa biasanya meningkatkan tekanan air, tapi aktivitas konstruksi seperti pengeboman juga bisa menyebabkan peningkatan tekanan air.

KESIMPULAN

Gempa niigata dan Gempa Kobe mengalami likuifaksi disebabkan oleh daerah tersebut merupakan tanah berpasir. Kota dibangun di atas lapisan pasir tebal yang merupakan jenis sedimen dan gempa mempengaruhi sifat dinamis dari pasir. Pencairan terjadi pada tanah jenuh, yaitu, tanah di mana ruang antara partikel individu benar-benar penuh dengan air. Air ini memberikan suatu tekanan pada partikel tanah yang mempengaruhi bagaimana erat partikel sendiri ditekan bersama. Sebelum gempa, tekanan air relatif rendah. Namun, goncangan gempa dapat menyebabkan tekanan air untuk meningkatkan ke titik di mana partikel tanah mudah dapat bergerak dengan dinamikanya masing-masing. Selain itu, Guncangan gempa biasanya meningkatkan tekanan air, tapi aktivitas konstruksi seperti pengeboman juga bisa menyebabkan peningkatan tekanan air.

REFERENSI

http://g391aa.blog.friendster.com/2008/11/likuifaksi-liquefaction/http://www.ce.washington.edu/~liquefaction/html http://www.ce.washington.edu/~liquefaction/html/quakes/kobe/kobe.htmlhttp://news.bbc.co.uk/onthisday/hi/dates/stories/january/17/newsid_3375000/3375733.stmhttp://www.geography-site.co.uk/pages/physical/earth/kobe.htmlhttp://earthquake.usgs.gov/earthquakes/world/events/1964_06_16. http://www.gisdoctor.com/site/2011/03/17/modelling-japanese-tsunami/http://www.washingtonpost.com/wp-srv/special/world/japan-earthquake.htmlhttp://www.georesources.co.uk/kobehigh.htmhttp://www.ce.washington.edu/~liquefaction/html/quakes/niigata/niigata.htmlhttp://madrinovella.blogspot.com/2011/03/gempa-kobe-1995.html8