potensi likuifaksi daerah kota bengkulu provinsi … 20120203... · penyelidikan di lapangan yaitu...

87

Buletin Geologi Tata Lingkungan (Bulletin of Environmental Geology)Vol. 22 No. 2 Agustus 2012 : 87 - 100

POTENSI LIKUIFAKSI DAERAH KOTA BENGKULUPROVINSI BENGKULU

( LIQUEFACTION POTENTIAL AREA BENGKULU CITY BENGKULU PROVINCE)

Sugalang dan Taufiq Wira BuanaPusat Sumber Daya Air Tanah dan Geologi Lingkungan

Jl. Dipenogoro No.57 BandungPos-el: [email protected]

(Diterima 23 Juni 2012; Disetujui 01 Agustus 2012)

ABSTRAK

Kota Bengkulu dan sekitarnya di dominasi oleh endapan Kuarter yang terdiri atas endapan fluvial dan Alluvium, kota ini terletak pada daerah yang rawan akan bahaya gempa sehingga potensial terjadi likuifaksi. Analisis Potensi likuifaksi, yang berdasarkan pada analisis data geologi, geologi teknik dan kedudukan muka air tanah, menunjukkan bahwa daerah kota Bengkulu sebagian besar berpotensi likuifaksi tinggi dan sangat tinggi yang dapat berdampak negatif terhadap struktur bangunan. Bangunan yang bertumpu pada endapan Kuarter dan bersifat non kohesif seperti tanah pasiran perlu perkuatan pondasi. Penataan ruang terhadap kawasan pemukiman, industri dan bangunan vital lainnya sebaiknya ditempatkan pada area yang memiliki indeks potensi likuifaksi (LPI) kurang dari 5 sedangkan bangunan yang sudah ada di lokasi yang memiliki potensi yang tinggi – sangat tinggi sebaiknya mengadakan tinjau ulang untuk perkuatan pondasi dengan rekayasa geoteknik.

Kata Kunci : likuifaksi, non kohesif, perkuatan pondasi, indeks potensi likuifaksi, rekayasa geoteknik

ABSTRACT

The city of Bengkulu and its surroundings is dominated by quarternary sediment and fluvial as well as alluvial deposit. Due to the city is situated at nearby subduction zone, the area should be as an area that has susceptibility to liquefaction caused by earthquakes shocked pulls a trigger. The result of the liquefaction potency analysises based on geological data, engineering geological data and the situation of ground water level, commonly the city has a high liquefaction susceptibility. Apart of the city has a very high susceptibility to liquefaction that be able to give negative impact to infrastructures. Infrastructures that are based on non cohesive quarternary sediment, namely sandy soils as an example, need improvement design requirement. Spatial planning for settlement, industry and vital infrastructures better be located on the areas that have liquefaction index potential (LPI) < 5 even though the existing infrastructures tthat have been located on areas of high to very high potential evaluated geotechnically.

Keywords : liquefaction, non cohesive, design requirement, liquefaction index potential, geotechnically.

PENDAHULUAN

Bengkulu merupakan salah satu daerah yang rawan bencana akibat gempa bumi karena berada pada jalur subduksi yaitu tumbukan antara lempeng Hindia dan Eurasia. Daerah Kota Bengkulu dan sekitarnya di dominasi oleh endapan Kuarter yang terdiri atas endapan fluvial dan Alluvium. Kondisi alam tersebut memiliki beberapa potensi yang merugikan di antaranya adalah potensi likuifaksi.

Likuifaksi merupakan gejala pelulukan pada pasir berukuran halus yang bersifat lepas dan jenuh air (muka air tanah dangkal) akibat goncangan gempa dimana gaya pemicu melebihi gaya yang dimiliki litologi setempat dalam menahan guncangan. Hal ini bisa menyebabkan beberapa kejadian seperti bangunan yang miring karena penurunan sebagian (differential settlement), pondasi bangunan yang bergeser akibat perpindahan lateral (lateral displacement), air sumur yang tiba – tiba menjadi

88

Potensi Likuifaksi Daerah Kota BengkuluProvinsi Bengkulu(Sugalang dan Taufiq Wira Buana)

kering akibat rusaknya lapisan akuifer. Likuifaksi merupakan bencana yang bisa merusak kondisi infrastruktur sehingga informasi potensi dan kerawanan likuifaksi sangat penting bagi rencana tata ruang wilayah, khususnya di Kota Bengkulu dan sekitarnya.

Penyelidikan ini adalah untuk mengetahui potensi likuifaksi di kota Bengkulu dan daerah sekitarnya. Tujuan dari penyelidikan ini adalah membuat mikrozonasi potensi likuifaksi dan memperkirakan akibat dari likuifaksi terhadap infrastruktur.

Metoda Penyelidikan

Metoda penyelidikan dan pemetaan likuifaksi yang dilakukan meliputi pengumpulan data primer dan sekunder, serta pengujian laboratorium mekanika tanah / batuan. Data primer diperoleh dari hasil penyelidikan di lapangan yaitu pemboran tangan, uji sondir, pemetaan geologi, pengamatan muka ait tanah dan pengambilan contoh tanah. Data sekunder diperoleh dari berbagai instansi terkait.

Pengujian laboratorium mekanika tanah (standar ASTM) dimaksudkan untuk mengetahui sifat fisik, indeks dan keteknikan tanah.

Pendekatan ilmiah yang digunakan adalah pendekatan secara kualitatif dan kuantitatif. Pendekatan kualitatif mengacu pada faktor – faktor geologi (termasuk sifat fisik dan keteknikan tanah) sedangkan pendekatan kuantitatif menggunakan parameter data sondir dengan formula Robertson, P.K., and Wride, C.E., 1998. Kemudian analisis dilakukan untuk mengetahui hubungan antara faktor geologi, geologi teknik dan hidrogeologi dan pengaruhnya terhadap likuifaksi . Hasil analisis disajikan dalam bentuk laporan dan peta mikrozonasi potensi likuifaksi kota Bengkulu.

Lokasi Penyelidikan

Wilayah penyelidikan secara administrasi berada di wilayah Provinsi Bengkulu dan secara geografis terletak pada koordinat 102º 14’ 36,4” BT - 102º 23’ 21,6”BT dan 3º 42’ 16,7” - 4º 3’ 27,5 LS ( Gambar 1.).

KONDISI GEOLOGI

Morfologi

Secara umum, morfologi di daerah penyelidikan sebagian besar merupakan dataran (gambar 2) dan sebagian berupa perbukitan. Secara genesa, perbukitan dibedakan menjadi dua yaitu perbukitan intrusi di sekitar daerah Airsebakul yang disusun oleh

satuan andesit (Tpan) sedangkan perbukitan patahan disusun oleh Formasi Bintunan (Qtb) dimana pada Peta Geologi (Gambar 3) terlihat dari kelurusan yang diindikasikan patahan mayor, yaitu Patahan Musi - Keruh di sebelah timur daerah penyelidikan. Dataran yang sebagian besar melingkupi daerah penyelidikan merupakan dataran yang disusun oleh endapan aluvial, dengan luas pelamparan mencapai 64,4 % dari luas daerah penyelidikan.

Gambar 1. Lokasi penyelidikan

PETA LOKASI PENYELIDIKAN

Nama LokasiSungai JalanKontur

89


Gambar 2. Morfologi dataran yang sebagian besar melingkupi Kota Bengkulu

Morfologi di daerah penyelidikan apabila ditinjau dari aspek kelerengan dengan klasifikasi Howard, (1978) adalah sebagai berikut (Gambar 3):

1.Satuan morfologi datar – hampir datar Luas pelamparan adalah 64,4% dengan kemiringan lereng 0 – 5%.2.Satuan morfologi landai Luas pelamparan adalah 27,1% dengan kemiringan lereng 5 – 15%.3.Satuan morfologi agak terjal Luas pelamparan adalah 1,7% dengan kemiringan lereng 15 – 30%.4.Satuan morfologi terjal Luas pelamparan adalah 6,3% dengan kemiringan lereng 30 – 50%.5.Satuan morfologi curam – hampir tegak Luas pelamparan adalah 0,5% dengan kemiringan lereng >70%.

Pola aliran sungai berupa sub dendritik dengan arah aliran relatif Timur – Barat. Sungai utama yaitu Air Bengkulu terlihat adanya meander yang menunjukkan stadia sungai relatif tua. Penggunaan lahan pada morfologi dataran berupa pemukiman, sawah, perkebunan dan sebagian pada daerah rawa merupakan semak belukar yang belum dibudidayakan. Morfologi perbukitan sebagian berupa pemukiman, hutan, tegalan, dan perkebunan.

Gambar 3. Peta Kemiringan Lereng

Stratigrafi

Berdasarkan Peta Geologi Lembar Bengkulu (Gambar 4) skala 1: 250.000 (S. Gafoer. drr, 1992), stratigrafi regional di daerah penyelidikan adalah sebagai berikut:

1. Alluvium (Qa), tersusun oleh bongkah, kerikil, pasir, lanau, lumpur dan lempung dengan umur Holosen.2. Endapan Rawa (Qs), tersusun oleh pasir, lanau, lumpur, lempung dengan sisa tumbuhan dengan umur Holosen.3. Undak Alluvium (Qat), tersusun oleh pasir, lanau, lempung dan kerikil dengan umur Holosen.

4. Batu Gamping Terumbu (Ql), tersusun oleh batugamping terumbu dengan umur Plistosen – Holosen. Andesit (Tpan) yang berumur Pliosen5. Formasi Bintunan (Qtb), tersusun oleh konglomerat aneka bahan, breksi, batugamping terumbu, batulempung tufan, berbatuapung, kayu terkersikkan.6. Andesit (Tpan), tersusun oleh andesit berumur PliosenEndapan kuarter sebagian besar meliputi daerah penyelidikan sedangkan batuan Tersier terdapat di bagian timur. Batuan tertua berupa batuan terobosan Andesit yang tersingkap di sebelah timur Argamakmur.

PETA KEMIRINGAN LERENG KOTA BENGKULU

Sungai JalanKontur

Nama Lokasi

90


Struktur Geologi

Indikasi struktur geologi di daerah penyelidikkan berupa patahan yang berorientasi relatif Barat Laut – Tenggara di Pasar Selebar dan di Jambatan Kecil. Patahan ini memotong satuan batuan Resen sehingga diperkirakan berpotensi sebagai patahan aktif.

Kegempaan

Secara regional, Bengkulu merupakan daerah gempa aktif dimana menurut Peta Seismisitas USGS (Gambar 5) kedalamaan episentrum kurang dari 150 km dan beberapa tercatat kurang dari 33 km di bawah permukaan tanah.

Gambar 4. Peta Geologi daerah penyelidikan Gambar 5. Peta Seismisitas Indonesia 1990 – 2006 (Sumber : USGS)

Berdasarkan Peta Zona Gempa Indonesia dalam SNI 03-1726-2002, pada gambar 6 daerah penyelidikan memiliki percepatan gempa permukaan sebesar 0,3 g di sepanjang dataran pantai dan 0,25 g pada bagian sebelah timur dataran pantai.

Gambar 6. Peta Zona Gempa Indonesia (SNI 03-1726-2002)

Wilayah (1)Wilayah (2)Wilayah (3)Wilayah (4)Wilayah (5)Wilayah (6)

: 0.03g: 0.10g: 0.15g: 0.20g: 0.25g: 0.30g

PETA GEOLOGI DAERAH BENGKULU(S.Gaefoer, drr.,1992)

Nama LokasiSungai KonturKelurusan

Formasi BatuanAlluvium, Qa

Undak Alluvium, QatEndapan Danau, QsBatugamping TErumbu, QlFormasi Bitunan, QTbAndesit, Tpan

91


KONDISI GEOLOGI TEKNIK

Berdasarkan hasil Pemetaan Geologi Teknik daerah Bengkulu dan sekitarnya (Gambar 7) pada skala 1: 100.000 (Sugiyanto, 2004) yang ditunjang oleh data bor tangan, sondir, dan hasil analisis laboratorium mekanika tanah, maka daerah penyelidikan dapat dibedakan menjadi enam satuan.

Satuan Aluvium (Qa)

Pada daerah yang dibentuk oleh endapan aluvium, bagian atas umumnya berupa lempung hingga lempung lanauan dan semakin ke bawah bersifat pasiran dengan tebal bervariasi antara 7 - >15 m. Kedalaman muka air tanah 2 – 16 m di bawah muka tanah.

Lempung berwarna coklat – coklat tua, lunak – teguh, plastisitas tinggi, di beberapa tempat nilai tekanan konus 2 – 14 kg/cm2, tebal 1,8 – 8,4 m. Lempung lanauan berwarna coklat kekuningan – kehitaman, agak teguh – teguh, plastisitas sedang, nilai tekanan konus 4 – 16 kg/cm2, tebal 2 – 4,2 m. Lempung pasiran – pasir lempungan, berwarna coklat kekuningan – abu-abu kecoklatan, halus, keadaan kering keras, plastisitas rendah – sedang, nilai tekanan konus 18 – 52 kg/cm2, tebal 2,8 – 4,4 m.

Lempung endapan aluvial mempunyai berat jenis Gs= 2,672 – 2,694 , berat isi γt= 1,615 - 1,714 g/cm3, kadar air natural wn= 44,20 – 45,32 %, grup simbol CH, kohesi c= 0,144 – 0,166 kg/cm2, sudut geser dalam ϕ= 24,32 – 25,82o.

Satuan Undak Aluvium (Qat)

Umumnya terdiri atas perselingan antara lempung dengan pasir lempungan – pasir halus dengan ketebalan 5,5 - 14 m. Muka air tanah 1 – 15 m di bawah muka tanah setempat. Lempung berwarna coklat kekuningan – abu-abu kehitaman, sangat lunak – agak teguh, plastisitas sedang – tinggi, di beberapa tempat mengandung material organik, nilai tekanan konus 2 – 12 kg/cm2, tebal 1,2 – 6,6 m. Lempung pasiran – pasir halus berwarna coklat kekuningan – kemerahan, halus, teguh – agak teguh, plastisitas rendah, nilai tekanan konus 14 – 36 dan pada pasir halus tekanan konus mencapai 70 kg/cm2, tebal 1-3,2 m.

Lempung mempunyai berat jenis Gs= 2,652 – 2,682, berat isi γt= 1,643 – 1,733 g/cm3, kadar air natural wn= 37, 93 – 49,41 %, grup simbol CH, kohesi c= 0,118 – 0,184 kg/cm2, sudut geser dalam ϕ= 23,93 – 26,56o.

Satuan Endapan Rawa (Qs)

Berupa endapan rawa terdiri atas pasir, lanau lumpur, dan lempung yang mengandung sisa tumbuh-tumbuhan (material organik). Bagian atas umumnya

berupa lempung dan semakin ke bawah bersifat pasiran, tebal 6,20 – >15 m dengan kedalaman muka air tanah 6 – 10 m. Lempung berwarna abu-abu kehitaman, sangat lunak – agak teguh, plastisitas rendah – sedang, mengandung material organik, nilai tekanan konus 2 – 8 kg/cm2, tebal 2,4 – 4,6m. Lempung pasiran berwarna coklat kekuningan – abu-abu, halus, teguh – agak teguh, plastisitas rendah – sedang , nilai tekanan konus 4 - 12 kg/cm2, tebal 1,6 – 4,00 m. Pasir halus berwarna abu-abu kehitaman, halus, keadaan kering mudah hancur, porositas sedang, nilai tekanan konus 12 - 58 kg/cm2, tebal 1,00 – 6,40 m.

Lempung lanauan mempunyai berat jenis Gs= 2,579 – 2,581, berat isi γt= 1,443 – 1,484 g/cm3, kadar air natural wn= 44,95 – 46,37 %, grup simbol MH, kohesi c= 0,043 – 0,059 kg/cm2, sudut geser dalam ϕ= 25,40 – 26,16o.

Satuan Batu Gamping Terumbu (Ql)

Terdiri atas batu gamping kalkarenit dan bagian bawahnya berupa batu gamping kalsirudit. Batu gamping kalkarenit berwarna coklat kekuningan, berbutir pasir sedang, kompak, keras. Batu gamping kalsirudit berwarna kuning keabu-abuan, keras dan kompak.

Tanah pelapukan berupa perselingan antara lempung pasiran dan lempung dengan tebal mencapai 14,80 m. Lempung pasiran berwarna merah kekuningan, teguh, mengandung butiran kuarsa dan kerikil, nilai tekanan konus 16 – 62 kg/cm2, tebal 1,20 – 5,90. Lempung berwarna coklat kekuningan, agak teguh, plastisitas sedang, nilai tekanan konus 8 – 16 kg/cm2, tebal 1,50 – 4,20 m.

Lempung pasiran mempunyai berat jenis Gs= 2,705 – 2,711, berat isi γt= 1,713 – 1,717 g/cm3, kadar air natural wn= 26,22 – 26,29 %, grup simbol ML, kohesi c= 0,037– 0,048 kg/cm2, sudut geser dalam ϕ= 27,26 – 28,70o.

Satuan Batu Lempung Tufan Formasi Bintunan (Qtb)

Formasi Bintunan terdiri atas batu lempung tufaan, breksi dan konglomerat polimik. Batu lempung tufan berwarna abu-abu kecoklatan, keras dan mudah pecah, mengandung batu apung dan kayu terkersikan serta sisipan lignit. Konglomerat polimik berwarna abu-abu kekuningan, keras dan kompak, membulat tanggung, pemilahan sedang, fragmen batuan andesitik, batu apung, tufa dan batuan terubah.

Breksi berwarna abu-abu, menyudut tanggung, terpilah buruk, fragmen lava, dan batuan beku. Tanah pelapukan, dibagian atas berupa lempung lanauan hingga pasiran, di bawahnya

92


lempung dan lapisan paling bawah berupa pasir lempungan hingga pasir halus dengan tebal 5,25 – 10,80 m dan muka air tanah 9 – 15 m. Lempung lanauan – pasiran, berwarna kuning kemerahan – coklat kekuningan, halus, agak teguh – teguh, plastisitas rendah – sedang, nilai tekanan konus 6 – 18 kg/cm2, tebal 1,60 – 5,60 m.

Lempung berwarna coklat kekuningan – coklat kehitaman, agak teguh – teguh, plastisitas sedang – tinggi, nilai tekanan konus 6 – 14 kg/cm2, tebal 0,80 – 2,80 m. Pasir lempungan – pasir halus, berwarna coklat kekuningan – kemerahan, teguh, plastisitas rendah, nilai tekanan konus 16 – 58 kg/cm2, tebal 1,00 – 4,20 m.

Tanah lempung - lanau mempunyai berat jenis Gs= 2,625 - 2,710 berat isi γt= 1,689 –1,793 g/cm3, kadar air natural wn= 26,75 – 42,05 %, grup simbol CH - ML, kohesi c= 0,048 – 0,199 kg/cm2, sudut geser dalam ϕ= 25,24 – 29,41o.

Satuan Andesit (Tpan)

Merupakan batuan terobosan berwarna abu-abu, kompak dan keras memperlihatkan struktur kekar meniang. Batuan ini menerobos satuan batuan dari Formasi Hulusimpang dan Formasi Bal dan ditindih oleh satuan batuan dari Formasi Bintunan.

Tanah pelapukan berupa lempung dan semakin ke bawah bersifat pasiran, tebal 3 – 5 m. Lempung berwarna coklat kemerahan, lunak – agak teguh, plastisitas sedang, nilai tekanan konus 2 – 8 kg/cm2, tebal 2,5 – 3,4 m. Lempung pasiran berwarna coklat tua, halus, teguh, plastisitas rendah, mengandung butiran kuarsa, nilai tekanan konus antara 20 – 54 kg/cm2, tebal 2,00 – 3,00 m.

Tanah lempung mempunyai berat jenis Gs= 2,709 - 2,719, berat isi γt= 1,550 –1,704 g/cm3, kadar air natural wn= 50,28 – 50,80 %, grup simbol CH, kohesi c= 0,150 – 0,155 kg/cm2, sudut geser dalam ϕ= 23,92 – 24,31o.

Gambar 7. Peta Geologi Teknik Kota Bengkulu (modifikasi Sugiyanto, 2004)

POTENSI LIKUIFAKSI

Metode Kualitatif

Pendekatan kualitatif terhadap potensi likuifaksi berlaku untuk skala kecil atau Formasi batuan. Hasil dari metode kualitatif berupa gambaran umum tentang kecenderungan potensi likuifaksi. Hasil tersebut dapat digunakan sebagai dasar untuk menentukan investigasi selanjutnya secara kuantitatif yang lebih rinci.

Beberapa metode mikrozonasi potensi likuifaksi antara lain metode Iwasaki; Youd & perkins; Keith drr; dan UNDP. Data yang tersedia untuk daerah penyelidikan adalah data geologi dan kedudukan muka air tanah sehingga metode dalam kasus ini menggunakan sumber dari Keith, drr., 1999 dalam Piya, B.K, 2004. Menurut Keith, potensi likuifaksi secara kualitatif dipengaruhi oleh tiga faktor antara lain :1. Ketebalan tanah pasiran kurang dari 12 m di bawah permukaan tanah.2. Kedalaman muka air tanah3. Estimasi batas kritis percepatan gempa permukaan yang memicu likuifaksi jika terdapat data bor dengan estimasi metode seed dan idriss, 1971.

Bagan alir proses identifikasi potensi likuifaksi menurut Keith, 1999 seperti disajikan pada Gambar 8. Berdasarkan Peta Geologi Teknik (Gambar 7) dan Peta Muka Air Tanah (Gambar 9), karakteristik potensi likuifaksi tiap Formasi Batuan dengan meniadakan data bor di tiap Formasi disajikan pada tabel 1.

PETA GEOLOGI TEKNIK KOTA BENGKULU( MODIFIKASI SUGIYANTO, 2004

Nama LokasiSungai JalanKontur

93


Gambar 8. Bagan alir evaluasi potensi likuifaksi secara kualitatif (Keith, drr., 1999).

Gambar 9. Peta muka air tanah daerah Bengkulu dan sekitarnya (Eko Soebowo drr, 2009)

Tabel 1. Potensi Likuifaksi Daerah Penyelidikan Secara Kualitatif

Formasi BatuanLItologi Non Kohersif & urai <12m

Umur FormasiKedalaman Muka air

Tanah POtensi Likuifaksi

Endapan Aluvial (Qa) Ya Holosen Awal - Akhir Ya Tinggi - Sangat Tinggi

Endapan Rawa (Qs) Ya Holosen Awal - Akhir Ya Tinggi - Sangat Tinggi

Undakan Aluvium (Qaf) Ya Holosen Awal - Akhir Ya Tinggi - Sangat TinggiBatugamping Terumbu (Ql) Ya Pleistoden Akhir - Holosen Akhir Tidak Rendah

Formasi Bintunan (Qtb) Ya Pleistoden Awal - Akhir Ya Rendah - SedangAndesit (Tpan) Tidak Pliosen Tidak Sangat Rendah

Does Upper 40 Feet contain

saturated granularVery Low

Latest Holoene Deposits

Groundwater ≤ 30 Feet



Middle of Early Holoene Deposits

Pleistocene Deposits

≤15000 years

Pleistocene Deposits

≤15000 years

Very High

High

Moderat

Low

Are there borehole data?

CLASSIFICATION BASED ON GEOLOGIC CRITERIA

Age of deposits and depth of groundwater required to produce liquefaction

Less than 0,1g?

Less than 0,2g?

Less than 0,3g?

Less than 0,3g?

LowModeratVery High High

LIQUEFACTION THRES HOLD ANALYSISGroundwater Threshold required to produce liqifaction (Normalized for M 7,5 EQ)

KETERANGAN< 2M Muka airtanah

2-4 M Muka airtanah

> 4 M Muka Airtanah

Lokasi Liquifaksi gempabumi 2000, 2007

1.66 Muka airtanah◊36 Ketinggian

JalanSungai

94


CSR juga merupakan fungsi percepatan gempa dasar permukaan (a max) , total vertical stress (σvo) & vertical stress effective (σvo’) terhadap kedalaman dan factor reduksi stress (rd). Total vertical stress (σvo) & vertical stress effective (σvo’) adalah fungsi dari berat isi tanah dengan kedalaman. Faktor reduksi stress (rd) merupakan gambaran perbandingan antara cyclic stress pada tanah yang fleksibel dengan tanah yang rigid (Idriss & Boulanger, 2004).

Gambar 10. Faktor reduksi stress

rd memiliki hubungan dengan factor kedalaman (gambar 10) dengan perkiraan rentang nilai menurut Robertson & Wride, 1997 adalah sebagai berikut :• rd = 1.0 – 0.00765z ( Jika z < 9.15 m)• rd = 1.174 – 0.0267z ( Jika 9.15 m ≤ z < 23 m)• rd = 0.744 – 0.008z ( Jika 23 m ≤ z < 30 m)• rd = 0.5 ( Jika z > 30 m)

2. Identifikasi parameter kemampuan litologi terhadap likuifaksiKemampuan litologi terhadap likuifaksi disebut sebagai nilai Cyclic Retention Ratio (CRR). Robertson & Wride (1998) merumuskan CRR berdasarkan uji Cone Penetration Test (CPT) adalah sebagai berikut :

( )08.0

100093

31

5.7 +

= csNcq

CRR

Jika 50 ≤ csNcq )( 1 < 160

( )05.0

100083.0

31

5.7 +

= csNcq

CRR

Jika csNcq )( 1 ≤ 50

93 0,08

0,83 0,05

Metode Kuantitatif

Konsep yang digunakan adalah dengan pendekatan Cyclic Stress menurut Seed dan Idriss, 1971 dalam Seed, drr, 2001. Cyclic Stress pada umumnya digunakan untuk estimasi ketahanan likuifaksi pada tanah pasiran (Schneider & Mayne, 1999). Tahapan dalam analisis antara lain :1. Identifikasi parameter pemicu likuifaksi2. Identifikasi parameter kemampuan litologi terhadap likuifaksi.3. Indeks Potensi Likuifaksi.4. Prediksi penurunan dan perpindahan lateral.

1. Identifikasi parameter pemicu likuifaksiIdentifikasi parameter yang diperlukan untuk mengetahui pemicu likuifaksi terdapat dua faktor yaitu :a. Percepatan gempa dasar permukaan (a max).b. Cyclic stress ratio (CSR)

a. Percepatan gempa dasar permukaan (PGA).Perhitungan PGA menggunakan data dari Peta Zona Gempa Indonesia (Gambar 6) dalam SNI 03-1726-2002. Data – data kegempaan di lokasi penyelidikan adalah sebagai berikut :a. Koefisien zona gempa (z) antara 1, 2 – 1, 4.b. Percepatan gempa dasar dengan menggunakan periode ulang 50 tahun adalah 0,196 g.c. Faktor koreksi jenis tanah (v) adalah 1, 1.Nilai percepatan tanah terkoreksi (ad) untuk kala ulang 50 tahun dirumuskan sebagai berikut : ad=Z x ac x v

Nilai Koefisien gempa (k) sebanding dengan nilai percepatan tanah terkoreksi (ad) dan berbanding terbalik dengan percepatan gravitasi (g) sehingga rumusan nya adalah sebagai berikut : k=ad/g

Berdasarkan hasil perhitungan, nilai PGA di daerah penyelidikan antara 0,264 hingga 0,308 dan kedua nilai tersebut akan digunakan untuk input data pada tahap selanjutnya untuk memperoleh potensi likuifaksi pada dua kondisi PGA.

b. Cyclic Stress Ratio (CSR)

Menurut Seed & Idriss, 1971 dalam Seed, drr, 2001, menyebutkan bahwa CSR merupakan fungsi cyclic shear stress rata – rata (τavg) terhadap overburden stress (σvo’)

rdg

aCSR

vo

vo

vo

avg

==

'65.0

'max

σσ

στ 0,65 rd

rd = (rmax)d/ (rmax)rMaximum Shear Sterss

95


csNcq )( 1 adalah Tekanan konus terkoreksi pada kondisi fraksi halus (Clean sand).

Formula csNcq )( 1 :

csNcq )( 1 = Kc x Ncq 1

Ncq 1 adalah Tekanan konus terkoreksi sedangkan Kc adalah faktor koreksi overburden untuk CSR yang dirumuskan:

Pa adalah Tekanan pada 1 atm atau 101,3 KPa sedangkan CN adalah Faktor koreksi overburden untuk tahanan penetrasi formula Liao & Whitman, 1986 dalam Idriss & Boulanger, 2004. Kc adalah faktor koreksi pada tanah berbutir yang memiliki persyaratan sebagai berikut :a. Jika Ic (Indeks Sifat tanah) ≤ 1.64 maka Kc = 1.0.b. Jika Ic > 1.64, maka

cvo

acNNc xq

PxqCq

5.0

1 '

==

σCN xqC xqc

88.1775.3363.21581.5403.0 234 −+−+−= ccccc IIIIK 21.63 33.75 17.8

Ic (indeks tanah) dapat diperoleh dengan rumusan sebagai berikut :Ic=[(3.47-logQ)2+(logF+1.22)2 ]0.5

Q= (qc-σvo ) (σvo’ )F= fs (qc-σvo ) x 100%

3. Indeks potensi likuifaksi (LPI).Berdasarkan Youd & Noble, 1997 dalam Schneider & Wayne, 1999, faktor keamanan terhadap likuifaksi dirumuskan sebagai berikut :

MSF adalah faktor skala magnitude gempa yang akan bernilai sama dengan 1 pada magnitude 7,5 skala Richter. MSF diperlukan karena adanya pengaruh dari magnitude yang menyebabkan goncangan dimana bisa menyebabkan rendahnya ketahanan tanah terhadap likuifaksi akibat penambahan stress cycle. (Schneider & Wayne, 1999).

Nilai MSF pada umumnya berbanding terbalik dengan nilai rd (Idriss & Boulanger, 2004). Hubungan MSF dengan Magnitude gempa menurut Idriss, 1999 : ( ) 72.19.31 −= wMMSF

MSFCSR

CRRFS

= 5.7

Kondisi batas yang berlaku di daerah penyelidikan menerapkan nilai MSF = 1 dengan asumsi bahwa nilai FS merupakan hasil murni dari perbandingan antara CRR terhadap CSR dimana acuan PGA berasal Peta Zona Gempa Indonesia secara regional.

Indeks potensi likuifaksi (LPI) mengacu pada formula Iwasaki, 1986 yang menyebutkan likuifaksi akan terjadi hingga kedalaman 20 meter di bawah permukaan tanah. Indeks potensi likuifaksi merupakan integrasi dari fungsi faktor keamanan dan kedalaman litologi yang terlikuifaksi.

LPI = ʃ 200 FW (z)dz

Jika faktor keamanan (FL) < 1 maka F = 1 – FL dan jika FL> 1 maka F = 0. Menurut Iwasaki (1986), klasifikasi LPI terhadap resiko potensi likuifaksi adalah sebagai berikut :

Tabel 2. Nilai LPI daerah penyelidikan berdasarkan klasifikasi Iwasaki (1986)

LPI Potensi Likuifaksi

LPI = 0 Sangat Rendah

LPI < 5 Rendah

5 < LPI < 15 Tinggi

LPI > 15 Sangat Tinggi

Potensi tersebut apabila dihitung probabilitasnya maka dapat diketahui dengan menggunakan formula George, 2008 sebagai berikut : Prob (Liquefaction) = 1 (1+e-(-3.092+0.218xLPI)

Perhitungan probabilitas di daerah penyelidikan merupakan hasil dari PGA maksimum dengan periode ulang 50 tahun. Hasil dari perhitungan menunjukkan bahwa potensi likuifaksi rendah cenderung terletak di bagian barat laut dan selatan daerah penyelidikan, potensi tinggi cenderung melingkupi sebagian besar daerah penyelidikan sedangkan potensi sangat tinggi terletak di bagian utara dan tengah daerah penyelidikan. Peta potensi likuifaksi pada saat nilai PGA 0,26g dan 0,308g dapat dilihat pada gambar 11 dan 12.

FS

96


Gambar 11. Peta potensi likuifaksi pada PGA 0,26 g. Gambar 12. Peta potensi likuifaksi pada PGA 0,308 g.

4. Prediksi penurunan dan perpindahan lateral

Salah satu efek likuifaksi pada bangunan konstruksi adalah penurunan dan perpindahan lateral tanah.

Proses penurunan terdapat sembilan tipe sebagaimana digambarkan pada Gambar 13 oleh Zhang drr, 1998 dalam Seed drr, 2001 sedangkan perpindahan lateral memiliki tiga tipe (Seed, 2001) seperti disajikan pada gambar 14.

Gambar 13. Tipe penurunan akibat likuifaksi

(a) Ground loss due to cyclic densification an for volumetric reconsolidation (b) Secondary ground loss due to

erosion of boil eject.

(c) Global rotational or translational displacement

(d) Slumping or limited shear deformations

(e) Lateral spreading and resultant pull-apart grabens

(f) Localized lateral soil movement

(g) Full bearing failure (h) Partial bearing failure or limited “punching”

(i) Foundation settlements due to ground softening

PETA POTENSI LIQUIFAKSI PADA SAAT PGA 0,26 g PETA POTENSI LIQUIFAKSI PADA SAAT PGA 0,26 g

97


Gambar 14. Tipe perpindahan lateral akibat likuifaksi (Seed 2001).

Menurut Zhang drr, 2002, estimasi penurunan merupakan fungsi dari regangan volumetrik ( Ɛvi) terhadap kedalaman (z) sebagaimana dirumuskan :

Estimasi nilai regangan volumetrik dapat berdasarkan data sondir dapat diketahui dari nilai qc terkoreksi dimana hubungannya seperti disajikan dalam Gambar 15.

Gambar 15. Hubungan regangan volumetrik terhadap nilai (qc1N)cs (Zhang, 2002).

Menurut Zhang drr, 2004 menyebutkan bahwa analisis dalam prediksi perpindahan lateral terdapat tiga tahapan :1. Menentukan lapisan yang terlikuifaksi yang dalam hal ini menggunakan data sondir.2. Menentukan nilai indeks perpindahan lateral (LDI) yang dirumuskan sebagai berikut :

Dimana γmax merupakan amplitudo maksimum dari cyclic shear strain yang nilainya tergantung pada nilai densitas relatif (Dr) dan faktor keamanan (FS).

Hubungan nilai–nilai tersebut sebagaimana diusulkan oleh Zhang drr, 2004 pada Gambar 16.

Gambar 16. Hubungan cyclic shear strain terhadap faktor keamanan

- Liquefed Zone

(a) Spreading Towards a Fee Face

(b) Spreading Downslope or Downgrade

(c) Localized, Non-directionally Preferental Lateral Dispacements

Equivalent clean sand normalizedCPT tip resistance, (qc1N)cs

Post

lique

fact

ion

Volu

met

ric S

train

. ƐV(%

)

Factor of safety, FS

Max

imum

Cyc

lic S

hear

Stra

in, γ

max

(%)

98


3. Menentukan perpindahan lateral (LD) dimana dibagi dua kondisi, yaitu :

a. Kemiringan (S) tanpa batas (0,2% < S < 3,5%) LD=(S+0,2).LDI

Gambar 17. Peta prediksi penurunan tanah akibat likuifaksi.

Gambar 18. Peta prediksi perpindahan lateral tanah akibat likuifaksi.

b. Kemiringan (S) dengan panjang (L) dan tinggi tertentu (H) (4 < L/H < 40) LD=6.(L/H)-0.8

Hasil analisis penurunan dan perpindahan lateral pada kondisi PGA 0,26g dan 0,308g disajikan pada Gambar 17 dan 18.

PETA PREDIKSI PENURUNAN TANAH AKIBAT LIQUIFAKSI

Lokasi DaerahLokasi Uji Sodir

Jalan

Sungai Kontur

0 cm

0-5 cm

5-10 cm

10-15 cm

15-20 cm

20-25 cm

25-30 cm

> 30 cm

CATATAN

Peta prediksi penurunan tanah menggunakan Formula Zhang drr, 2002 pada kondisi nilai percepatan Gempa Permukaan (PGA) 0,26g dan 0,308g.

Metoda interpolasi yang dipergunakan adalah interpolasi kriging

PETA PREDIKSI PERPINDAHAN LATERAL TANAH AKIBAT LIQUIFAKSI

CATATAN

Peta prediksi penurunan tanah menggunakan Formula Zhang drr, 2004 pada kondisi nilai percepatan Gempa Permukaan (PGA) 0,26g dan 0,308g.

Metoda interpolasi yang dipergunakan adalah interpolasi kriging

Lokasi Daerah

Lokasi Uji Sodir

Jalan

Sungai

Kontur

0 cm

0-10 cm

10-20 cm

20-30 cm

30-40 cm

40-50 cm

50-110 cm

99


yaitu :a. Sektor utara terdiri atas daerah Panurunan, Anggur, Kampung teleng, Kampung kelawi, Rawa makmur dan Kapadanglimun. Potensi penurunan dan perpindahan lateral tanah hampir tidak ada dan beberapa tempat menunjukkan kurang dari 10 cm. b. Sektor Timur terdiri atas daerah Air Sebakul, Talang Jarang dan Lagan. Potensi penurunan dan perpindahan lateral tanah hampir tidak ada.c. Sektor Selatan terdiri atas daerah Arau bintang yang memiliki potensi penurunan dan perpindahan lateral kurang dari 10 cm. Catatan pada sektor timur dan selatan adalah akurasi hasil belum baik atau bersifat sementara karena ketersediaan data di lokasi tersebut masih jarang sehingga berpengaruh pada saat interpolasi data.

Potensi likuifaksi di daerah penyelidikan secara kualitatif maupun kuantitatif menunjukkan sebagian besar merupakan potensi yang tinggi dengan nilai indeks potensi likuifaksi (LPI) 5 - 15). Likuifaksi akan menjadi masalah jika terjadi pada kawasan budidaya seperti area pemukiman, prasarana fisik dan industri. Masalah tersebut adalah efek penurunan dan perpindahan lateral tanah yang mengenai konstruksi bangunan fisik seperti tanah pondasi pada pemukiman, industri, jembatan dsb yang menurunkan tingkat kestabilannya. Hasil tumpang susun antara peta tata guna lahan (BAPPEDA, 1994 dalam Sugiyanto, 2004) dengan kontur nilai LPI. Area pemukiman yang perlu diperhatikan adalah permukiman yang dilewati oleh kontur nilai LPI lebih dari 5 sebagaimana terlihat pada lampiran Gambar 19 dan 20.

Potensi likuifaksi terhadap tata guna lahan

Hasil perhitungan LPI, penurunan tanah dan perpindahan lateral secara kuantitatif menghasilkan 3 kategori potensi likuifaksi setelah dilakukan interpolasi Kriging. Kategori tersebut dibedakan berdasarkan klasifikasi Iwasaki, 1986 yang menggunakan nilai LPI sebagai acuan, yaitu :1. Potensi sangat tinggiProbabilitas untuk periode ulang 50 tahun adalah sebesar lebih dari 54,44% yang terdiri atas tiga sektor, yaitu :a. Sektor utara terdiri atas daerah Tanah Jambu, Bentiring, Semarang dan Surabaya yang berpotensi mengalami penurunan tanah lebih dari 15 cm dan perpindahan lateral lebih dari 10 cm.b. Sektor barat terdiri atas daerah Padang harapan dan Jatigedong yang berpotensi mengalami penurunan tanah lebih dari 5 cm dan perpindahan lateral lebih dari 10 cm.c. Sektor selatan terdiri atas daerah Pekansaptu, Kandang, Kandamas, Pasar aceh, Pasar lebar yang berpotensi mengalami penurunan tanah lebih dari 15 cm dan perpindahan lateral lebih dari 10 cm.2. Potensi tinggiProbabilitas untuk periode ulang 50 tahun adalah sebesar 11,90% - 54,44% yang meliputi hampir semua daerah penyelidikan. Potensi penurunan tanah dan perpindahan lateral kurang dari 10 cm.3. Potensi sangat rendah - rendahProbabilitas untuk periode ulang 50 tahun adalah sebesar kurang dari 11,90% terdiri atas dua sektor,

Gambar 19.Peta Potensi likuifaksi Vs. tataguna lahan, saat PGA 0,26 g.

Gambar 20.Peta Potensi likuifaksi Vs. tata guna lahan, saat PGA 0,308 g.

PETA POTENSI LIKUIFAKSI SAAT PGA 0,26 g TERHADAP SEBARAN TATA GUNA LAHAN

PETA POTENSI LIKUIFAKSI SAAT PGA 0,30 g TERHADAP SEBARAN TATA GUNA LAHAN

100


SIMPULAN

1. Berdasarkan data geologi, geologi teknik dan kedudukan muka air tanah menunjukkan bahwa daerah penyelidikan sebagian besar berpotensi likuifaksi tinggi.2. Tanah Jambu, Bentiring, Semarang, Surabaya, Padang harapan, Jatigedong, Pekansaptu, Kandang, Kandamas, Pasar aceh dan Pasar lebar merupakan daerah potensi likuifaksi sangat tinggi serta berdampak negatif terhadap struktur pondasi bangunan. Dalam pengembangan dan pembangunan pada daerah tersebut diatas perlu pemikiran tentang bangunan tahan gempa, jenis pondasi yang sesuai dan perbaikan tanah pondasi.

SARAN

1. Bangunan fisik yang bertumpu pada endapan Kuarter dan bersifat non kohesif seperti tanah pasiran perlu melakukan perkuatan pondasi.2. Penataan ruang terhadap kawasan pemukiman, industri dan bangunan vital lainnya sebaiknya ditempatkan pada area yang memiliki indeks potensi likuifaksi (LPI) kurang dari 5 sedangkan bangunan yang sudah ada di lokasi yang memiliki potensi yang tinggi – sangat tinggi sebaiknya mengadakan tinjau ulang untuk perkuatan pondasi dengan rekayasa

ACUAN

Eko Soebowo, Dwi Sarah, Adrin Tohari, 2009, Geologi bawah permukaan kaitannya dengan potensi likuifaksi di daerah Bengkulu. Majalah Geologi Indonesia Vol.24. No.2, Agustus 2009, hal 65 – 128, ISSN 0216 – 1061.G.Zhang, P.K.Robertson,R.W.I.Brachman,2002,Es timating Liquefaction-induced Ground Settlements from CPT for Level Ground, Canada Geotech Journal 39 p.1168 - 1180G.Zhang, P.K.Robertson, R.W.I.Brachman,2004, Estimating Liquefaction-induced Lateral Displacement Using the Standart Penetration Test or Cone Penetration Test, Journal of Geotechnical and Geoenviromental Engineering,Vol.130,p.861 - 871.George, P., 2008, LPI-based approach for calibrating the severity of liquefaction-induced failures and for assessing the probability of liquefaction surface evidence, Journal of Engineering Geology 96, Elseiver Publications, pp.94 – 104.

Howard A.D, 1978, Geology in Environmental Planning, Mc Graw-Hill, USA Idriss, IM & Boulanger, RW, 2004, “Semi-Empirical Procedures For Evaluating Liquefaction Potential During Earthquakes, Proceedings of the 11th ICSDEE & 3rd ICEGE, pp 32 – 56.Iwasaki, T, 1986, Soil Liquefaction Studies in Japan : State of The Arts, Soil Dynamics &Earthquake Engineering, Vol. 5 No.1, Computational Mechanics Publications.Piya,B.K, 2004, “Generation of Geological database for the Liquefaction hazard assessment in Kathmandu valley” Thesis for degree of Master of Science in Earth Resources and Enviromental Geoscience,ITC, NetherlandsRobertson, P.K., and Wride, C.E. (1998). Evaluating cyclic liquefaction potential using the cone penetration test, Canadian Geotechnical Journal, 35 (3), pp. 442-459.S. Gafoeur., T.C. Amin., R.Pardede., 1992, Peta Geologi Lembar Bengkulu, Sumatera skala 1 : 250000, Pusat Penelitian dan Pengembangan Geologi, Bandung.Schneider, JA & Mayne PW, 1999, “Soil Liquefaction Response in Mid-America Evaluated by Seismic Piezocone Tests, Geosystem Program Civil & Enviromental Engineering Georgia Institute of Technology Atlanta, GA 30332.Seed, R.B., Cetin, K.O., Moss, R.E.S., Kammerer, A.M., Wu, J., Pestana, J.M., Riemer, M.F., 2001, Recent Advances in Soil Liquefaction Engineering and Seismic Site Respon Evaluation, Proc. 4th International Conference on Recent Advances in Geotechnical Earthquake Engineering and Soil Dynamics and Symposium in Honor Professor W.D. Liam Finn, San Diego.Standar Nasional Indonesia 2002 Tata Cara Perencanaan Ketahanan Gempa untuk Bangunan Gedung (SNI 03-1726-2002), Badan Standardisasi Nasional.Sugiyanto, 2004, Inventarisasi Geologi Teknik Daerah Bengkulu Dan Sekitarnya, Provinsi Bengkulu, Direktorat Geologi Tata Lingkungan, Departemen Energi & Sumber Daya Mineral, BandungUSGS, 2006, Sesimicity Map of Indonesia, www. USGS.gov, diakses tanggal 1 Desember 2011

potensi likuifaksi daerah kota bengkulu provinsi … 20120203... · penyelidikan di lapangan yaitu...

Documents