Transcript Stabilitas Lereng - Dinas Bina Marga dan Pengairan Kab. Pacitan

Stabilitas Lereng (slope stability)
Definisi...
• Gerakan tanah (mass movement) ialah perpindahan
massa tanah/batu pada arah tegak, miring, atau
mendatar dari kedudukan semula.
• Gerakan tanah mencakup gerak rayapan, aliran,
dan longsoran (land slide).
• Menurut definisi ini maka longsoran adalah bagian
dari gerakan tanah.
Longsor
• Longsor adalah perpindahan material pembentuk lereng
berupa batuan, tanah, atau material campuran tersebut,
bergerak kebawah atau keluar lereng.
• Proses terjadinya longsor diawali oleh air yang meresap ke
dalam tanah akan menambah bobot tanah. Jika air tersebut
menembus sampai ke tanah kedap air yang berperan
sebagai bidang gelincir, maka tanah menjadi licin dan
tanah pelapukan diatasnya akan bergerak mengikuti lereng
dan keluar lereng.
Bentuk kelongsoran
Ada beberapa jenis bentuk kelongsoran, yaitu:
longsor translasi,
longsor rotasi,
pergerakan blok,
runtuhan batu,
rayapan tanah,
aliran bahan rombakan.
Di Indonesia jenis longsor yang paling sering terjadi adalah longsor
translasi dan longsor rotasi.
Jenis tanah longsor yang paling banyak memakan korban jiwa
adalah aliran bahan rombakan.
Jenis-jenis longsor
1. Longsor Translasi:
Longsor ini terjadi karena bergeraknya massa tanah dan
batuan pada bidang gelincir berbentuk rata atau
menggelombang landai.
Jenis-jenis longsor
2. Longsor Rotasi:
Longsoran ini muncul akibat bergeraknya massa tanah
dan batuan pada bidang gelincir berbentuk cekung.
Jenis-jenis longsor
3. Pergerakan Blok:
Pergerakan blok terjadi karena perpindahan batuan yang
bergerak pada bidang gelincir berbentuk rata. Longsor
jenis ini disebut juga longsor translasi blok batu.
Jenis-jenis longsor
4. Runtuhan Batu:
Runtuhan batu terjadi saat sejumlah besar batuan atau
material lain bergerak kebawah dengan cara jatuh
bebas. Biasanya, longsor ini terjadi pada lereng yang
terjal sampai menggantung, terutama di daerah pantai.
Runtuhan batu-batu besar dapat menyebabkan
kerusakan parah.
Jenis-jenis longsor
5. Rayapan Tanah:
Longsor ini bergerak lambat serta serta jenis tanahnya berupa
butiran kasar dan halus. Longsor ini hampir tidak dapat dikenal.
Setelah beberapa lama terjadi longsor jenis rayapan, posisi tiangtiang telepon, pohon-pohon, dan rumah akan miring kebawah.
Jenis-jenis longsor
6. Aliran Bahan Rombakan:
Longsor ini terjadi ketika massa tanah bergerak didorong
oleh air dan terjadi di sepanjang lembah yang mencapai
ratusan meter jauhnya. Kecepatan bergantung pada
kemiringan lereng, volume air, tekanan air dan jenis
materialnya.
Faktor-faktor
yang menyebabkan longsor
•
Tanah longsor terjadi bila:
gaya pendorong pada lereng > gaya penahan
•
Gaya pendorong dipengaruhi oleh:
- besarnya sudut kemiringan lereng,
- air,
- beban,
- berat jenis tanah atau batuan.
•
Gaya penahan dipengaruhi oleh:
- kekuatan batuan dan kepadatan tanah.
•
Faktor penyebab terjadinya gerakan pada lereng juga tergantung pada
kondisi batuan dan tanah penyusun lereng, struktur geologi, curah hujan,
vegetasi penutup dan penggunaan lahan pada lereng tersebut, namun
secara garis besar dapat dibedakan sebagai faktor alam dan faktor
manusia.
Faktor alam
•
•
•
•
•
•
Kondisi geologi : batuan lapuk, kemiringan lapisan, sisipan lapisan batu
lempung, struktur sesar dan kekar, gempa bumi, stratigrafi, dan gunung
berapi.
Iklim : curah hujan yang tinggi.
Keadaan topografi : lereng yang curam.
Keadaan air : kondisi drainase yang tersumbat, akumulasi massa air, erosi
dalam, pelarutan dan tekanan hidrostatika.
Tutup lahan yang mengurangi tahan geser, misalnya tanah kritis.
Getaran yang diakibatkan oleh gempa bumi, ledakan, getaran mesin, dan
getaran lalu lintas kendaraan.
Faktor manusia
• Pemotongan tebing pada penambangan batu di lereng
yang terjal.
• Penimbunan tanah urugan di daerah lereng.
• Kegagalan struktur dinding penahan tanah.
• Penggundulan hutan.
• Budidaya kolam ikan diatas lereng.
• Sistem pertanian yang tidak memperhatikan irigasi yang
aman.
• Pengembangan wilayah yang tidak di imbangi dengan
kesadaran masyarakat, sehingga RUTR tidak ditaati
yang akhirnya merugikan sendiri.
• Sistem drainase daerah lereng yang tidak baik.
Gejala umum tanah longsor
• Munculnya retakan-retakan di lereng yang sejajar
dengan arah tebing. Biasanya terjadi setelah hujan.
• Munculnya mata air baru secara tiba-tiba.
• Tebing rapuh dan kerikil mulai berjatuhan.
• Jika musim hujan biasanya air tergenang, menjelang
bencana itu, airnya langsung hilang.
• Pintu dan jendela yang sulit dibuka.
• Runtuhnya bagian tanah dalam jumlah besar.
• Pohon/tiang listrik banyak yang miring.
• Halaman/dalam rumah tiba-tiba ambles.
Tujuan Analisis Stabilitas Lereng
• Mengetahui stabilitas jangka pendek dan jangka
panjang
• Mengetahui kemungkinan terjadinya longsor
• Mengetahui cara untuk mendesain ulang lereng
yang telah longsor
Prinsip Dasar
Analisa Faktor Aman Lereng

c
L
W
V


ᶲ
S
F
= tahanan geser sepanjang L (t/m2)
= kohesi massa lereng (t/m2)
= panjang segmen bidang gelincir (m)
= berat massa lereng di atas segmen
L (ton)
= beban luar (ton)
= sudut yg dibentuk oleh bidang
gelincir dg bidang horisontal (derajat)
= tekanan pori (water x h x L)
= sudut geser dalam massa lereng
(derajat)
= gaya dorong geser (ton/m2)
= faktor aman lereng (tanpa satuan)
Beberapa cara melakukan
analisis stabilitas lereng
Secara garis besar dibagi 3 (tiga) kelompok:
Cara pengamatan visual yaitu dengan mengamati langsung di lapangan dengan membandingkan
kondisi lereng yang bergerak atau diperkirakan bergerak dan yang yang tidak. Cara ini
memperkirakan lereng labil maupun stabil dengan memanfaatkan pengalaman di lapangan. Cara
ini kurang teliti, tergantung dari pengalaman seseorang. Cara ini dipakai bila tidak ada resiko
longsor terjadi saat pengamatan.
Cara komputasi adalah dengan melakukan hitungan berdasarkan rumus (Fellenius, Bishop,
Janbu, Sarma, Bishop modified ,dan lain-lain).
Cara grafik adalah dengan menggunakan grafik yang sudah standar (Taylor, Hoek & Bray, Janbu,
Cousins dan Morganstren). Cara ini dilakukan untuk material homogen dengan struktur
sederhana. Material yang heterogen (terdiri atas berbagai lapisan) dapat didekati dengan
penggunaan rumus (cara komputasi).
Hubungan Nilai Faktor Keamanan
Lereng dan Intensitas Longsor
Nilai F
Kejadian longsor
F < 1,07
Sering terjadi longsor (lereng labil)
1,07 < F < 1.25
Pernah terjadi longsor (lereng kritis)
F > 1,25
Jarang terjadi longsor (lereng relatif stabil)
Data yang diperlukan untuk
perhitungan faktor aman lereng
• Data lereng untuk membuat penampang lereng: sudut
lereng, tinggi lereng, dan panjang lereng dari kaki lereng
ke puncak lereng.
• Data mekanika tanah
- sudut geser dalam (ᶲ; derajat)
- kohesi (c; kN/m2 atau ton/m2)
- berat isi tanah basah (wet; kN/m3 atau ton/m3)
- kadar air tanah (w; %)
Beberapa metode utk analisis
stabilitas lereng
Stabilitas Lereng Menerus (infinite slope)
Tanpa rembesan air
L
Na W
Ta
c
H

W = LH 
Na = LH  . cos 
Ta = LH  . sin 
b
Tegangan normal () akibat berat W adalah
 
Na
bc

 . L . H . cos 
 L 


cos



  . H . cos 
2
Tegangan geser () akibat berat W adalah
 
Ta
bc

L . H . sin 
 L 


cos



  . H . cos  . sin 
Stabilitas Lereng Menerus (infinite slope)
Tanpa rembesan air
Tegangan geser () diimbangi/ ditahan oleh kuat geser tanah (f)
f = c +  tan f
f = c + L H  cos  tan f
Stabilitas lereng :
SF 

c   . H . cos  . tan f
2
f
d

 . H . cos  . sin 
Stabilitas Lereng Menerus (infinite slope)
Tanpa rembesan air
Pada kondisi kritis f = d
c + .H cos2  tan f = . H. cos . sin 
1. Untuk tanah berbutir kasar, c = 0
.H cos2  tan f = . H. cos . sin 
tan f = tan 
2. Untuk tanah berbutir halus, f = 0
c = . H. cos . sin 
Stabilitas Lereng Menerus (infinite slope)
Dengan Rembesan Air
L
Na W
arah
rembesan air
Ta
c
H

H cos2 
H cos 
b

tegangan normal () akibat berat W adalah
W = LH sat
Na = LH sat . cos 
Ta = LH sat . sin 
 
Na
bc

 sat . L . H . cos 
 L 


cos



  sat . H . cos 
2
tegangan geser () akibat berat W adalah
d 
Ta
bc

L . H . sat sin 
 L 


cos



  sat . H . cos  . sin 
Stabilitas Lereng Menerus (infinite slope)
Dengan Rembesan Air
Tegangan geser () diimbangi/ ditahan oleh kuat geser tanah (f)
f = c + ’ tan f
dimana
f = c + (-u) tan f
u = w H cos2 
 = sat H cos2 
f = c + (sat H cos2  - wH cos2  ) tan f
f = c + (sat - w ) H cos2  tan f
f = c + ’H cos2  tan f
Stabilitas Lereng Menerus (infinite slope)
Dengan Rembesan Air
SF 

c   '.H . cos  . tan f
2
f
d

 sat . H . cos  . sin 
Pada kondisi kritis (seimbang), f = d
c +  ’ .H cos2  tan f = sat. H. cos . sin 
Stabilitas Lereng Menerus (infinite slope)
Dengan Rembesan Air
1. Untuk tanah berbutir kasar, c = 0
 ‘ .H cos2  tan f =  sat. H. cos . sin 
Kemiringan lereng maksimum adalah
tan  
'
 '  w
tan f
atau
2. Untuk tanah berbutir halus, f = 0
c =  sat. H. cos . sin 
  tan
-1
 '

  ' 
w


 tan f


Stabilitas Lereng Tinggi Terbatas (finite slope)
dengan Bidang Longsor Lurus
B
C
Na W
H
Ta

q
Berat massa ABC
W   ABC .
W  0 ,5 . H
2

sin(  - q )
sin  . sin q

A
Gaya normal (Na)
Gaya pendorong (Ta)
N a  W cos q
T a  W sin q
 sin(  - q )
T a  0 ,5 H 
 sin  . sin q
2

  . sin q

 sin(  - q ) 
T a  0 ,5 H 

 sin 

2
 sin(  - q )
N a  0 ,5 H 
 sin  . sin q
2

  . cos q

Stabilitas Lereng Tinggi Terbatas (finite slope)
dengan Bidang Longsor Lurus
Tegangan normal () adalah
 
Tegangan geser () adalah
d 
Na
AC
2  sin(  - q )
0 ,5 H 
 sin  . sin q
 
 H 
 sin q 



  . cos q

 sin(  - q ) 
  0 ,5 H 
  . cos q
 sin 

Ta
AC
d
 sin(  - q )
0 ,5 H 
 sin  . sin q

 H 


 sin q 
d
 sin(  - q ) 
 0 ,5 H 
  . sin q
 sin 

2

  . sin q

Stabilitas Lereng Tinggi Terbatas (finite slope)
dengan Bidang Longsor Lurus
Tegangan geser akan ditahan (diimbangi) oleh kuat geser tanah


f
f
 c   tan f
 sin(  - q ) 
 c  0 ,5 H 
  . cos q . tan f
 sin 

Stabilitas lereng ditentukan dari perbandingan kuat geser tanah (f )
dengan tegangangeser tanah ()
SF 

f
d
SF (safety factor) adalah faktor keamanan. Lereng akan stabil bila SF
bernilai 1 atau lebih
Stabilitas Lereng Tinggi Terbatas (finite slope)
dengan Bidang Longsor Lurus
 sin(  - q ) 
c  0 ,5 H 
  . cos q . tan f
 sin 

SF 
 sin(  - q ) 
0 ,5 H 
  . sin q
 sin 

Stabilitas Lereng Tinggi Terbatas (finite slope)
dengan Bidang Longsor Lurus
Pada kondisi kritis SF = 1, atau f = , maka
 sin(  - q ) 
 sin(  - q ) 
c  0 ,5 H 
  . cos q . tan f  0 ,5 H 
  . sin q
 sin 

 sin 

Sehingga dengan penyederhanaan diperoleh
c
 .H  1 - cos(  - f ) 
4


sin

.
cos
f


Tinggi maksimum lereng adalah
4 .c  sin  . cos f 
H 


  1 - cos(  - f ) 
Stabilitas Lereng Tinggi Terbatas (finite slope)
dengan Bidang Longsor Melingkar
O
R
C
j
D
R
W1
R
A
BL2F
H
L1
W2 E
Berat tanah W1 = luas EFCD 
Berat tanah W2 = luas ABFE 
Kuat geser tanah akibat
kohesi, c
Kemungkinan W1 mengalami kelongsoran ditahan oleh W2 dan c
Stabilitas Lereng Tinggi Terbatas (finite slope)
dengan Bidang Longsor Melingkar
Bila semua gaya dimomenkan ke titik O maka diperoleh:
Momen yang meruntuhkan Md = W1. L1
Momen penahan Mr = W2.L2 + c . (AED). R
maka momen keseimbangan di O adalah :
W1.L1 – W2. L2 = c. (AED). R
Bila busur AED = j. R maka
W1.L1 – W2. L2 = c. j. R . R
Untuk tanah lempung f  0 , syarat stabil lereng adalah
c = (W1.L1 – W2.L2)/ j. R2
Analisis stabilitas lereng menggunakan
metode irisan (slice method)
7
6
5
4
1 2
3
Nai = Wi cos 
Tai = Wi sin 
Nai 5
W5
Tai
x

Fri y
  tan-1 (y/x)
b
Fri =  . b
= (c +  tan f ) b
= c.b + b  tan f
= c.b + Nai tan f
= c (x/cos ) + W . cos  tan f
 = Nai/b atau Nai =  . b
Analisis stabilitas lereng menggunakan
metode irisan (slice method)
FS 
FS 
FS 
 momen _ penahan
 momen _ peruntuh
 R . F ri
 R .T a

R . F ri
R  Ta
 ( c .b  W i cos  . tan f )
 W i sin 