MAKALAH STUDI KESTABILAN TANAH PERMUKAAN AKIBAT ?· Lereng adalah permukaan bumi yang membentuk sudut…

Download MAKALAH STUDI KESTABILAN TANAH PERMUKAAN AKIBAT ?· Lereng adalah permukaan bumi yang membentuk sudut…

Post on 01-Mar-2019

219 views

Category:

Documents

0 download

Embed Size (px)

TRANSCRIPT

<p>1</p> <p>MAKALAH</p> <p>STUDI KESTABILAN TANAH PERMUKAAN AKIBAT PROSES PEMBASAHAN(STUDI KASUS KELONGSORAN TANAH PERMUKAAN LERENG, LOKASI DESA</p> <p>MANTING KEC. JATIREJO KAB. MOJOKERTO - JAWA TIMUR)</p> <p>Oleh :Permadi Purna Putra Irsyan</p> <p>3105 100 122Fajar Arief Nurdin</p> <p>3107 100 617</p> <p>Dosen Pembimbing :Dr.Ir. Ria Asih Aryani Soemitro, M.Eng</p> <p>Ir. Moesdarjono Soetojo, M.ScTrihanyndio Rendy S, ST .MT</p> <p>ABSTRAKSecara geografis sebagian besar wilayah Negara Kesatuan Republik Indonesia berada pada</p> <p>kawasan rawan bencana alam, dan salah satu bencana alam yang sering terjadi adalah bencana tanahlongsor. Kejadian tanah longsor di Indonesia umumnya terjadi pada musim penghujan. Pada daerah yangberiklim tropis dengan intensitas hujan tinggi dan daerah yang memiliki lereng dengan permukaan yangmudah menyerap dan meloloskan air ke dalam tanah menyebabkan pula daya dorong air terhadapmeterial permukaan lereng, yang bisa menjadi pemicu terjadinya tanah longsor berskala besar. Untuk inibagaimana hubungan antara hujan dan terjadinya tanah longsor merupakan suatu gejala alam yangsifatnya dapat terjadi secara alamiah untuk mencapai suatu keseimbangan.</p> <p>Air hujan yang terinfiltrasi ke dalam tanah dan mengakibatkan tanah menjadi jenuh sangatmenentukan terjadinya longsor. Selain itu, peningkatan derajat kejenuhan atau kadar air tanah yangmengakibatkan tegangan air pori negatif tanah menjadi turun, sehingga tegangan efektif tanah akanberkurang. Kemudian diikuti dengan meningkatnya muka air tanah serta menurunkan ketahanan tanahyang bersangkutan di sepanjang bidang gelincirnya.</p> <p>Antara kondisi lereng dan curah hujan pada akhirnya menimbulkan keterkaitan. Penelitian iniakan mempelajari mengenai pengaruh pembasahan pada tanah permukaan terhadap parameter-parameterdasar serta kuat geser tanah. Terutama, pengaruh perbedaan derajat kejenuhan (Sr), angka pori (e), kadarair terhadap kohesi (c) dan sudut geser dalam () pada tanah lanau berpasir di daerah lereng DesaManting, Kec. Jatirejo, Mojokerto-Jawa Timur, yang memiliki kadar air inisial rata-rata 39,74% danderajat kejenuhan rata-rata 82,12%. Proses pembasahan dilakukan dengan menambahkan kadar air bendauji dari kondisi inisial sampai kondisi jenuh. Untuk mengukur tegangan air pori negatif, digunakan kertasfilter Waltman dan untuk menentukan parameter kuat geser dilakukan percobaan geser langsung.</p> <p>Dari hasil penelitian ini menunjukan bahwa, proses pembasahan mempengaruhi perubahanvolume, tegangan air pori nagatif dan parameter kuat geser. Proses pembasahan mengakibatkanmeningkatnya kadar air, derajat kejenuhan dan menurunkan tegangan air pori negatif (suction) danparameter kuat geser tanah.</p> <p>Mekanisme keruntuhan lereng menunjukan bahwa peningkatan derajat kejenuhan menyebabkanpenurunan tegangan air pori negatif tanah yang hampir mendekati nol, sehingga tegangan efektif danparameter kuat geser menjadi turun sampai pada suatu titik dimana terjadi keruntuhan. Untuk mengetahuikeruntuhan ini, maka dibuat simulasi pembasahan pada lereng. Stabilitas lereng dihitung dengan bantuanprogram PLAXIS dengan sudut kemiringan 250,450,600,750. Hasil analisa menunjukan bahwa derajatkejenuhan dan menurunnya ketahanan geser tanah dengan sudut kemiringan lereng yang besar sangatberpengaruh terhadap faktor keamanan lereng (FS) sehingga menyebabkan lereng rawan longsor.</p> <p>Kata kunci : Proses pembasahan, Kadar air, Derajat Kejenuhan, Tegangan air pori negatiftanah, Kohesi, Sudut geser dalam, PLAXIS, Stabilitas lereng.</p> <p>2</p> <p>I. PENDAHULUAN</p> <p>1.1. LATAR BELAKANG</p> <p>Lereng adalah permukaan bumi yang membentuk sudut kemiringan tertentu dengan bidanghorisontal. Lereng dapat terbentuk secara alamiah karena proses geologi atau karena dibuat oleh manusia.Lereng yang terbentuk secara alamiah misalnya lereng bukit dan tebing sungai, sedangkan lereng buatanmanusia antara lain yaitu galian dan timbunan untuk membuat jalan raya dan jalan kereta api, bendungan,tanggul sungai dan kanal serta tambang terbuka.</p> <p>Lereng alami yang telah berada dalam kondisi yang stabil selama puluhan atau bahkan ratusantahun dapat tiba-tiba runtuh sebagai akibat dari adanya perubahan kondisi lingkungan, antara lain sepertiperubahan bentuk topografi, kondisi air tanah, adanya gempa bumi maupun pelapukan. Kadang-kadangkeruntuhan tersebut juga dapat disebabkan oleh adanya aktivitas konstruksi seperti pembuatan jalan raya,jalan kereta api, saluran air dan bendungan. Terdapat beberapa kesulitan yang dihadapi dalam analisiskestabilan lereng alami karena beberapa hal sebagai berikut:</p> <p> kesulitan untuk mendapatkan data masukan, (seperti model geologi, hubungan tegangan regangan,distribusi tekanan air pori), yang memadai.</p> <p> tingginya tingkat ketidakpastian mengenai mekanisme longsoran yang mungkin terjadi serta proses-proses penyebabnya.</p> <p>Beberapa pertimbangan yang harus dilakukan dalam analisis kestabilan lereng alami antara lain yaitumenentukan apakah longsoran yang mungkin terjadi merupakan longsoran yang pertama kali ataulongsoran yang terjadi pada bidang geser yang sudah ada serta kemungkinan terjadinya longsoran apabiladibuat suatu pekerjaan konstruksi atau penggalian pada lereng.</p> <p>1.2. PERMASALAHANPerumusan masalah utama :</p> <p>Bagaimana pengaruh pembasahan dan pengeringan dari kondisi tanah asli, dengan penambahandan pengurangan air sebesar 25%, 50%, dan 75% menuju kondisi jenuh terhadap karakteristik tanahpermukaan.</p> <p>Detail permasalahan meliputi :1. Bagaimana perubahan parameter tanah sebelum dan sesudah dilakukan pembasahan dan</p> <p>pengeringan?2. Bagaimana pengaruh pembasahan, pengeringan dan energi hujan terhadap angka keamanan</p> <p>pada daya dukung tanah ?3. Bagaimana pengaruh energi hujan terhadap stabilitas erosi tanah permukaan lereng?4. Bagaimana analisa numerik untuk permodelan kelongsoran pada tanah permukaan dengan</p> <p>menggunakan program plaxis?</p> <p>1.3. TUJUAN PEMBUATAN TUGAS AKHIRa. Tujuan utama penelitian ini yaitu :</p> <p>Mengetahui pengaruh pembasahan dan pengeringan terhadap tanah permukaan dan angkakeamanan yang dihitung dari setiap percobaan.</p> <p>b. Tujuan khusus penelitian ini yaitu :1. Mengetahui perubahan parameter tanah sebelum dan sesudah dilakukan pembasahan</p> <p>pengeringan.2. Mengetahui perubahan parameter tanah sebelum dan sesudah dilakukan pembasahan dan</p> <p>pengeringan terhadap angka keamanan pada kestabilan lereng.3. Mengetahui pengaruh energi hujan pada stabilitas erosi tanah permukaan.4. Mengetahui analisa numerik untuk permodelan kelongsoran pada tanah permukaan dengan</p> <p>menggunakan program plaxis.</p> <p>3</p> <p>1.4. BATASAN MASALAHTugas akhir ini meneliti tentang pengaruh pembasahan dan pengeringan pada tanah permukaan,</p> <p>beserta pengaruh energi hujan dengan batasan sebagai berikut :1. Tanah yang digunakan adalah tanah permukaan yang diambil dari kedalaman satu meter dari</p> <p>permukaan tanah.2. Tidak membahas karakteristik pada tanah dalam.3. Pembasahan dilakukan dari kondisi tanah asli, dengan penambahan air sebesar 25%, 50%, dan</p> <p>75% menuju kondisi jenuh.4. Pengeringan dilakukan dari kondisi tanah asli, dengan pengurangan air sebesar 25%, 50%, 75%</p> <p>dan 100%.5. Permodelan secara langsung pengaruh energi hujan terhadap pengaruh tanah permukaan tidak</p> <p>dilakukan, dan hanya dilakukan simulasi terhadap formula besarnya kekuatan angin terhadap kuatgeser tanah.</p> <p>6. Percobaan dilakukan di Laboratorium Mekanika Tanah, Jurusan Teknik Sipil, Kampus ITSSukolilo , Surabaya.</p> <p>1.5. MANFAAT PENELITIAN</p> <p>Hasil penelitian ini diharapkan dapat memberikan gambaran tentang pengaruh pembasahan danpengeringan terhadap karakteristik tanah, termasuk pengaruh energi hujan terhadap tanah permukaan.Selain itu dari Tugas Akhir ini diharapkan dapat dibandingkan antara analisa pengaruh pembasahan darihasil penelitian, dengan analisa permodelan kelongsoran tanah permukaan menggunakan program plaxis.Dengan analisa yang didapatkan maka diharapkan dapat menjadi panduan dalam menentukan solusi yangtepat dalam menangulangi erosi didaerah lereng, sehingga erosi tanah permukaan pada lereng dapatdikurangi.</p> <p>II. TINJAUAN PUSTAKA2.1 Partikel-Partikel Tanah</p> <p>Tanah memiliki berbagai ukuran butiran dan dikelompokkan sebagai kerikil (gravel), pasir(sand), lanau (silt), atau lempung (clay), tergantung pada ukuran partikel yang paling dominan pada tanahtersebut. Kerikil adalah kepingan-kepingan dari batuan yang kadang-kadang juga mengandung partikel-partikel mineral quartz, feldspar,dan mineral lainnya. Begitu pula dengan pasir, sebagian besar terdiri darimineral quartz dan feldspar, serta mungkin juga terdapat mineral lainnya. Sedangkan lanau sebagianbesar merupakan fraksi mikroskopis dari tanah yang terdiri dari butiran-butiran quartz yang sangat halus,dan sejumlah partikel berbentuk lempengan lempengan pipih yang merupakan pecahan dari mineralmika. Dan berikutnya adalah lempung yang sebagian besar terdiri dari partikel mikroskopis dansubmikroskopis yang berbentuk lempengan lempengan pipih yang merupakan partikel dari mika,mineral-mineral lempung, dan mineral mineral yang sangat halus lainnya. Selain itu lempungdidefinisikan sebagai golongan partikel yang berukuran kurang dari 0,002 mm. Namun demikian,dibeberapa kasus, partikel berukuran antara 0,002 - 0,005 mm juga masih digolongkan sebagai partikellempung. (Das, B.M, 1985). Ukuran Golongan Tanah dapat dilihat pada tabel 2.1</p> <p>Tabel 2.1. Batasan-Batasan Ukuran Golongan Tanah</p> <p>Nama GolonganUkuran Butiran (mm)Kerikil</p> <p>Pasir Lanau Lempung</p> <p>American Associationof State Highway andTransportation(AASHTO)</p> <p>&gt;2 2 - 0,060,06 -0,002</p> <p>&lt; 0,002</p> <p>U.S Departement OfAgriculture (USDA)</p> <p>&gt;2 2 - 0,050,05 -0,002</p> <p>4</p> <p>American Associationof State Highway andTransportation(AASHTO)</p> <p>76,2 -2</p> <p>2 -0,0075</p> <p>0,075 -0,002</p> <p>5</p> <p>(Terzaghi, K., dan R.B. Peck, 1993)</p> <p>Tabel 2.3. Identifikasi di Lapangan Terhadap Konsistensi TanahKonsistensi</p> <p>Identifikasi di lapanganTanah LempungSangat lunak Meleleh diantara jari-jari tangan ketika diperasLunak Dapat diremas dengan mudah.Sedang Dapat diremas dengan tekanan jari yang kuatKaku Tidak dapat diremas dengan jari, dapat</p> <p>digencet dengan ibu jari.Sangat kaku Dapat digencet dengan kuku ibu jari.</p> <p>(Craig, R.F, 1987)</p> <p>2.4 Komposisi TanahMekanika tanah pada umumnya terbagi menjadi dua kondisi, yaitu tanah jenuh (saturated soil)</p> <p>dan tanah tidak jenuh (unsaturated soil). Perbedaan antara tanah jenuh dan tidak jenuh penting untukdiketahui mengingat karakteristik dan perilaku tanah yang berbeda. Tanah jenuh air memiliki tegangan airpori positif, sedangkan tanah tidak jenuhmemiliki tegangan air pori negatif. Hal ini terjadi bila muka air tanah berada di bawah muka tanah,sehingga tanah yang berada di atas muka air tanah memiliki tegangan air pori negatif. Tanah tidak jenuhmemiliki lebih dari dua fase yaitu solid, air dan udara.Tanah tidak jenuh juga memiliki contractile skin (air-water interface), yaitu selaput tipis pertemuanantara air dan udara yang bersifat sebagai membran elastis sebagai akibat adanya tegangan permukaan.Berdasarkan hubungan volume massa untuk tanah tidak jenuh air, tanah ditinjau terdiri dari tiga fase(tanah, air dan udara) mengingat volume contractile skin yang sangat kecil, sedangkan massa daricontractile skin dianggap sebagai bagian dari massa air. Maka kesimpulan dari penjelasan di atas adalahtanah tidak jenuh memiliki empat fase yaitu fase solid, air, udara dan contractile skin (Fredlund andMorgenstern,1977).</p> <p>Hubungan berat volume partikel tanah, air dan udara dapat dilihat seperti pada gambar berikut :</p> <p>Gambar 2.1. Diagram Fase Tanah ( Fredlund dan Raharjo1993)</p> <p>Dari diagram tersebut didapat beberapa perumusan (Braja M. Das, 1988) sebagai berikut:</p> <p>Konsistensi QuTanah Lempung (kg/cm2)Sangat lunak &lt; 0,25Lunak 0,25-0,5Sedang 0,5 - 1,0Kaku 1,0 - 4,0Sangat kaku 2,0 - 4,0Keras &gt; 4</p> <p>6</p> <p>a. Porositas (n) :</p> <p>%100xV</p> <p>Vn v</p> <p>(2-1)b. Angka Pori (e) :</p> <p>s</p> <p>v</p> <p>V</p> <p>Ve </p> <p>(2-2)</p> <p>c. Derajat Kejenuhan (Sr) :</p> <p>%100xV</p> <p>VSr</p> <p>v</p> <p>w</p> <p>(2-3)</p> <p>d. Kadar Air (w) :</p> <p>%100xW</p> <p>Ww</p> <p>s</p> <p>w</p> <p>(2-4)</p> <p>e. Volumetric Water Content ( w ) :</p> <p>nSV</p> <p>VS</p> <p>V</p> <p>Vw r</p> <p>vrw ..</p> <p>(2-5)</p> <p>e</p> <p>eSw r</p> <p>1</p> <p>.</p> <p>(2-6)</p> <p>f. Berat Volume ( ) :</p> <p>wrss</p> <p>e</p> <p>eSGw</p> <p>e</p> <p>wGt </p> <p>1</p> <p>.</p> <p>1</p> <p>)1(</p> <p>(2-7)</p> <p>ws</p> <p>e</p> <p>Gt </p> <p>1 (2-8)</p> <p>dimana :Vv = Volume poriVw = Volume airVs = Volume solidV = Volume total ( V = Vv +Vs )Ww = Berat airWs = Berat solid</p> <p>t = Berat volume total</p> <p>w = Berat volume air</p> <p>d = Berat volume kering</p> <p>Konsep tegangan efektif untuk tanah tidak jenuh air merupakan pengembangan dari tanah jenuh air.Persamaan tegangan efektif memiliki nilai yang berbeda untuk setiap permasalahan (perubahan volumedan tegangan geser) dan perbedaan tipe tanah.</p> <p>Tetapi perkembangan teori mekanika tanah menjadi semakin menarik ketika Bishop pada tahun1955 mengemukakan teori yang mendasarkan pada kondisi suatu tanah yang tidak jenuh. Bishopmengusulkan persamaan tegangan efektif untuk tanah jenuh sebagian adalah sebagai berikut :</p> <p> = ( - Ua ) + (Ua Uw) (2-9)</p> <p>dimana :</p> <p>Ua = Tekanan udara pori. = Suatu parameter yang berhubungan dengan tingkat</p> <p>kejenuhan suatu tanah.</p> <p>Untuk tanah jenuh (Sr = 1), makabesarnya tingkat suction dan biasa disebut sebagaiudara pori (pore air pressure) dan U</p> <p>Tanah tidak jenuh air yang mendekati kejenuhan dimana derajat kejenuhan (Smemiliki tegangan air pori (Uw) mendekati tegangan udara pori (Ua) damendekati nol. Pengurangan kadar air menyebabkan kenaikantanah. Untuk tanah yang mendekati kering penuh perubahanberarti pada volume tanah (cender</p> <p>2.5 Pengukuran Suction dengan Metode Kertas FilterMetode pengukuran menggunakan kertas filter mampu mengukur</p> <p>kilopascal sampai ratusan ribu kilopascal. Prinsip dasar dari metode kertas filter adalah pada suatuhipotesis bahwa pada suatu titik keseimbangan tegangan air pori negatif ataucontoh tanah dan di dalam suatu kertas filter yang berada dalam kondisi kontak dengan contoh tanahtersebut adalah sama. Dalam prakteknya kertas filter kering ditempatkan pada contoh tanah yang ingindiketahui besarnya suction, air akan menSelama waktu itu, maka contoh tanah harus dijaga agar kadar airnya konstan dan tidak terjadi perubahantemperatur sekeliling yang terlalu drastis. Setelah terjadi keseimbangan, maka kadar airdiukur (Fredlund dan Rahardjo, 1993).Kertas filter yang digunakan dalam percobaan ini adalah kertas filtersuction menggunakan tiga kertas filter yang berhubungan langsung dengan sample tanah. Kertas fiyang di tengah digunakan untuk mengukur kadar air. Sedangkan kertas filter yang di luar digunakanuntuk melindungi kertas filter yang di tengah dari partikel tanah.Dari grafik kalibrasi kertas filter bila kadar air kertas filter diketahui, maka akansuction. Grafik hubungan kadar air dengan suction ini dapat dilihat pada gambar 2.</p> <p>Gambar 2.2 Grafik Kalibrasi suction untuk dua jenis kertas filter (Fredlund dan Raharjo, 1993)</p> <p>2.6 Uji Geser Langsung (Direct ShearAlat uji direct shear terdiri dari sebuah kotak logam berisi sampel tana...</p>

Recommended

View more >