ABSTRAC

The evolution of slope stability analysis in geotechnical engineering has followed closely the developments in soil and rock mechanics as a whole. Slope stability problems have been faced throught history when men and women or nature has disrupted the delicate balance of natural soil slopes.Most of the slope stability or embankment problems are the low stability of the soils and the low bearing capacity of the underlying foundation soils. The shear strength of the soil cannot handle an overloading condition. In other word, slope failures are often caused by processes that increase shear stresses or decrease shear strengths of the soil mass. The other slope stability or embankment problems are the large and long-term settlements of the soil after a construction.In order to have an optimal solution of the slope stability or embankment problems, an adequate analysis of slope stability with the improvement and reinforcement soil is required. In most application, the primary purpose of the slope stability analysis is to contribute to the safe and economic design of a construction.The research analyzes a slope or an embankment over soft foundation soil reinforcing with geotextile. In analyzing the problem, this research uses the circular slip surface method compared to the finite element method and other methods.

SARI

Perkembangan analisis stabilitas lereng dalam rekayasa geoteknik akan selalu diikuti oleh perkembangan dalam bidang mekanika tanah dan mekanika batuan secara keseluruhan. Problema stabilitas lereng umumnya terjadi bila terdapat gangguan pada keseimbangan lereng tersebut yang mungkin diakibatkan oleh berbagai kegiatan manusia maupun alam.

Permasalahan umum yang sering dijumpai pada stabilitas lereng atau timbunan adalah kecilnya kestabilan tanah dan daya dukung yang rendah pada tanah dasarnya. Kekuatan geser suatu tanah tidak mampu memikul suatu kondisi beban kerja yang berlebihan. Dengan kata lain, keruntuhan suatu lereng sering diakibatkan oleh meningkatnya trgangan geser suatu massa tanah atau menurunnya kekuatan geser suatu massa tanah. Masalah yang lain dari stabilitas lereng atau timbunan adalah konsolidasi yang besar dan jangka waktu yang lama setelah selesainya suatu konstruksi.

Untuk mendapatkan suatu solusi yang optimal dari permasalahan tersebut diatas, maka dibutuhkan suatu analisis yang andal dari suatu lereng dengan perbaikan dan perkuatan tanah. Pada umumnya tujuan utama dari suatu analisis stabilitas lereng adalah untuk dapat memberikan sumbangan terhadap suatu perencanaan konstruksi yang aman dan ekonomis. Riset ini menganalisa dan mengkaji suatu lereng atau timbunan diatas tanah dasar lunak yang diperkuat dengan bahan geotextile. Dalam melakukan penelitian, digunakan analisis metoda busur lingkaran yang kemudian dibandingkan dengan metoda elemen hingga dan metoda-metoda lain.

KESTABILAN LERENG

Kestabilan lereng merupakan salah satu bagian penting yang harus mendapat

perhatian lebih dalam perencanaan di bidang geoteknik karena kestabilan lereng

ini sangat berhubungan dengan keamanan, potensi dan kendala dari suatu wilayah.

Kestabilan lereng mempunyai hubungan yang erat dengan metode RMR ( Rock

Mass Rating ) dan SMR ( Slope Mass Rating ). Dimana perhitungan kestabilan

lereng bergantung pada metoda RMR dan SMR yang didukung data RQD batuan

sekitar wilayah penelitian.

Keadaan stabilitas suatu lereng di suatu wilayahdapat dilihat dari hasil

pemetaan diskontinuitas struktur geologi pada batuan di suatu wilayah. Data

diskontinuitas struktur geologi ini juga didukung oleh data deskripsi batuan, data

hidrologi, kekerasan batuan dan perhitungan sudut-sudut lereng.

Metode RMR digunakan untuk mengevaluasi ketahanan massa batuan sebagai

salah satu cara untuk menentukan kemiringan lereng maksimum yang bisa

diaplikasikan dalam hal pembuatan terowongan. Penentuan RMR bukanlah suatu

pekerjaan yang bisa dianggap enteng karena dalam penentuan ini kita

memperhitungkan beberapa faktor yang mempengaruhi nilai RMR tersebut.

Faktor-faktor tersebut antara lain :

1. UCS ( MPa )

Unconfined Compressive Strength.

Tabel 1. Ratings of range of unconfined compressive strength (MPa).

UCS (MPa)

<  1

1 - 5

5 - 25

25  - 50

Rating

0

1

2

4

50  - 100

100  - 200

> 200

7

12

15

2. RQD ( % )

Tabel 2. Ratings of range of RQD (%)

3. Joint Spacing ( M/joint atau CM/joint )

Tabel 3. Ratings of range of joint spacing (m/joint)

Joint Spacing

---------------------------

< 6

6-20

20-60

60-200

> 200

Rating

--------------------------

5

8

13

15

20

4. Joint condition

Tabel 4. Ratings of range of joint condition

RQD (%)

---------------------------

25

25-50

50-75

75-90

90-100

Rating

--------------------------

3

8

13

17

20

Condition Rating

• Soft gouge 5 mm, separated 5 mm, continuous

• Slickensided surface, gouge 5 mm,

separation 1 - 5 mm

• Slighty rough surface separation 1 mm, highly

weathered walls

• Slighty rough surface separation 1 mm, slighlty

weathered walls

• Very rough surfaces, not continuous, no separation,

unweathered walls

0

10

20

25

30

5. Ground Water Condition

Tabel 5. Ratings of groundwater condition

Groundwater Condition Rating

• Flowing

• Dripping

• Wet

• Damp

• Completely dry

0

4

7

10

15

6. Joint Condition Relating to the Slope of the Pit

Tabel 6. Ratings of joint condition relating to slope of pit

CASE

Very

Favorable Favorable Fair

Unfavor-able Very

unfavor-able

PLANAR

TOPPLING

P/T

>30O

0.15

30O – 20O

0.40

20O – 10O

0.70

10O – 15O

0.85

<10O

1.00

PLANAR

TOPPLING

P/T

<20O

0.15

1.00

20O – 30O

0.40

1.00

30O – 35O

0.70

1.00

35O – 45O

0.85

1.00

>45O

1.00

1.00

PLANAR

TOPPLING

P/T

>10O

<110O

0.40

10O – 0O

110O -120O

-6

0O

>120O

-25

0O- (-10O)

-50

< –10O

-60

7. Method of Excavation

Tabel 7. Rating of adjustment factor for method of excavation

Method of Excavation Adjustment

Factor

• Natural Slope

• Presplitting

• Smooth Blasting

• Normal Blasting

• Deficient Blasting

• Mechanical Excavation

F4 = + 15

F4 = + 10

F4 = + 8

F4 = 0

F4 = - 8

F4 = 0

8. Total Rating to Determine the Class Itself

Tabel 8. Rock mass description based on RMR value

CLASS NO. V IV III II I

RMR 0-20 21-40 41-60 61-80 81-100

Description Very bad Bad Normal Good Very good

Stabillity Fully

Instable

Instable Partially

stable

Stable Fully stable

Failures Big planar or

soil – like

Planar or big

wedges

Some joint

or many

wedges

Some block None

Support Re-

excavation

Important

correction

Systematic Occasional None

Selain metode RMR juga digunakan metode SMR untuk penentuan nilai

kemiringan lereng, SMR adalah nilai sudut kemiringan lereng maksimum massa

batuan yang berada dalam kondisi stabil dan nilainya ditentukan dari nilai RMR-

nya. Prosedur perhitungan SMR dengan berdasarkan RMR dengan menggunakan

beberapa rumus berikut :

1. Laubscher ( 1975 )

Dengan tabel pengklasifikasian:

RMR SMR (o)

80 –100 75

60 – 80 65

40 – 60 55

20 – 40 45

00 - 20 35

2. Romano ( 1980 )

Dengan formula yang berlaku yaitu:

SMR = RMR – (F1 x F2 x F3) + F4 ;F4 = 0

3. Hall ( 1985 )

Dengan formula yang digunakan yaitu:

SMR = 0.65 RMR + 25

4. Orr ( 1992 )

Dengan formula:

SMR = 35 ln RMR - 71

Gangguan kestabilan lereng dikontrol oleh kondisi morfologi (terutama

kemiringan lereng), kondisi batuan ataupun tanah penyusun lereng dan kondisi

hidrologi atau tata air pada lereng. Meskipun suatu lereng rentan atau berpotensi

untuk longsor, karena kondisi kemiringan lereng, batuan/tanah dan tata airnya,

namun lereng tersebut belum akan longsor atau terganggu kestabilannya tanpa

dipicu oleh proses pemicu. Proses pemicu longsoran dapat berupa :

Peningkatan kandungan air dalam lereng, sehingga terjadi akumulasi air

yang merenggangkan ikatan antar butir tanah dan akhirnya mendorong

butir-butir tanah untuk longsor. Peningkatan kandungan air ini sering

disebabkan oleh meresapnya air hujan, air kolam/selokan yang bocor atau

air sawah kedalam lereng.

Getaran pada lereng akibat gempa bumi ataupun ledakan, penggalian,

getaran alat/kendaraan. Gempa bumi pada tanah pasir dengan kandungan

air sering mengakibatkan liquefaction (tanah kehilangan kekuatan geser

dan daya dukung, yang diiringi dengan penggenangan tanah oleh air dari

bawah tanah).

Peningkatan beban yang melampaui daya dukung tanah atau kuat geser

tanah. Beban yang berlebihan ini dapat berupa beban bangunan ataupun

pohon-pohon yang terlalu rimbun dan rapat yang ditanam pada lereng

lebih curam dari 40 derajat.

Pemotongan kaki lereng secara sembarangan yang mengakibatkan lereng

kehilangan gaya penyangga.

ANALISIS KESTABILAN LERENG METODE TAYLOR

Metode kestabilan Taylor ( 1937, 1948) diterbitkan melalui analisis tegasan

keseluruhan dan menggunakan kaedah bulatan geseran. Melalui kaedah ini,

bulatan gelinciran genting bagi sesuatu cerun ditentukan olah dua faktor yaitu

kedalaman lapisan kukuh dan jarak daripada kaki cerun yang mungkin berlaku

gelinciran. Bila terdapat lapisan kukuh di bawah cerun, satah gelincirannya

dihadkan disini dan faktor keselamtannya juga meningkat. Penggunaan metode

Taylor lebih sesuai bagi masalah–masalah yang melibatkan tanah lempung tepu

tak bersalir (yaitu bagi ö=0) atau bagi kes-kes yang kurang biasa dimana tekanan

air liang adalah sifar.

Metode Kestabilan Taylor (1937)

Kaedah bulatan geseran yang dipertimbangkan oleh Taylor (1937) dalam

analisisnya adalah sebagaimana yang ditunjukan pada gambar. (a) Jejari bulatan

kegagalan diberikan sebagai R dan jejari bulatan geseran diberi oleh R sin

ö.Sebarang garis tangen kepada bulatan geseran senantiasa menyilang salah satu

bulatan kegagalan pada sudut ö. Oleh itu sebarang daya luar yang bertindak

menerusi sudut ö kepada unsur di satah bulan kegagalan semestinya menjadi garis

tangen kepada bulatan kegeseran.

Konsep tegasan keseluruhan digunakan dalam analisis Taylor dan menganggap

koefisien kohesif, C sebagai malar dengan kedalaman. Bagi sesuatu nilai ö yang

tertentu, tinggi genting cerun berkadar terus kepada koefisien kohesif dan

berkadar songsang kepada berat unit tanah menurut persamaan:

Ns.C

HC = ……………………………………………………………..(1)

ã

atau ã. H C

HS =

C

Hc = Tinggi genting

C = koefisien kohesif tanah

ã = berat unit tanah

NS = faktor kestabilan

Semantara factor keselamatan, FS pula diberikan sebagai :

FS : tan∂ C

tan∂

: HC …………………………………………....(2)

H

Nombor kestabilan, NS hanya bergantung kepada sudut cerun, â dan sudut

geseran dalam, ö.Dalam metode ini nilai â berubah daripada 0° hingga 90°

manakala nilai ö.berubah daripada 0° hingga 25°.Dalam metode ini, nilai D

berubah daripada 1.0 hingga 0° dengan â berubah daripada 0° hingga 90°.

Contoh penggunaan metode Taylor (1937)

Satu potongan akan dibuat dalam tanah yang mempunyai koefisien

kohesif,C=11.48 kN/m2; berat unit tanah, 'ã = 18.84 kN/m3 dan sudut geseran

dalam, ö= 10°. Sudut cerun, ditentukan pada 60°. Kedalaman maksimum

potongan yang boleh dibuat ingin ditentukan dengan mengekalkan faktor

keselamatan 1.5. Penyelesaiannya didapati dengan menggunakan Gambar 2.1.(b)

di mana bagi ö=10° dan â=60°' nilai NS = 7.15. Seterusnya dengan menggunakan

persamaan (2.1.) dan (2.2.), tinggi potongan yang selamat , H didapati sebagai 2.9

m. Katakan satu potongan lagi akan dibuat dalam lempung lembut sedalam 9.14

m. Tanah mempunyai berat unit, 'ã = 18.18 kN/m3 dan koefisien kohesif, C = 28.7

kN/m2. Dasar kukuh terletak di bawah lapisan lembut pada kedalaman 13.72 dari

permukaan tanah. Dalam kes inis atu sudut cerun, â dan tempat kegagalan yang

mungkin berlaku ingin ditentukan. Penyelesaian kepada masalah di atas boleh

didapati melalui Gambr 2. dengan anggapan bahwa nilai ö adalah sifar dalam

tanah lempung lembut. Faktor kedalaman, D didapati sebagai DH/H = 1.50. Jika

kegagalan mungkin berlaku, tinggi genting, Hc adalah 9.14 m dan nilai faktor

kestabilan, NS yang sepadan adalah = 6.0, didapat â = 32°.

DISKUSI

Kestabilan lereng merupakan salah satu bagian penting yang harus mendapat

perhatian lebih dalam perencanaan di bidang geoteknik karena kestabilan lereng

ini sangat berhubungan dengan keamanan, potensi dan kendala dari suatu wilayah.

Kestabilan lereng mempunyai hubungan yang erat dengan metode RMR ( Rock

Mass Rating ) dan SMR ( Slope Mass Rating ). Dimana perhitungan kestabilan

lereng bergantung pada metoda RMR dan SMR yang didukung data RQD batuan

sekitar wilayah penelitian.

Keadaan stabilitas suatu lereng di suatu wilayahdapat dilihat dari hasil

pemetaan diskontinuitas struktur geologi pada batuan di suatu wilayah. Data

diskontinuitas struktur geologi ini juga didukung oleh data deskripsi batuan, data

hidrologi, kekerasan batuan dan perhitungan sudut-sudut lereng.

Metode RMR digunakan untuk mengevaluasi ketahanan massa batuan sebagai

salah satu cara untuk menentukan kemiringan lereng maksimum yang bisa

diaplikasikan dalam hal pembuatan terowongan. Penentuan RMR bukanlah suatu

pekerjaan yang bisa dianggap enteng karena dalam penentuan ini kita

memperhitungkan beberapa faktor yang mempengaruhi nilai RMR tersebut.

Faktor-faktor tersebut antara lain :

1. UCS ( MPa )

2. RQD ( % )

3. Joint Spacing ( M/joint atau CM/joint )

4. Joint condition

5. Ground Water Condition

6. Joint Condition Relating to the Slope of the Pit

7. Method of Excavation

8. Total Rating to Determine the Class Itself

Sedangkan di dalam metode SMR, dipakai untuk mengukur nilai sudut

kemiringan lereng maksimum massa batuan yang berada dalam kondisi stabil dan

nilainya ditentukan dari nilai RMR-nya. Prosedur perhitungan SMR

menggunakan beberapa rumus berikut :

1. Laubscher ( 1975 )

2. Romano ( 1980 )

3. Hall ( 1985 )

4. Orr ( 1992 )

KESIMPULAN

Dari beberapa uraian diatas dapat disimpulkan beberapa kesimpulan,yaitu :

a. Perhitungan kestabilan lereng bergantung pada metoda RMR dan SMR

yang didukung data RQD batuan sekitar wilayah penelitian.

b. Keadaan stabilitas suatu lereng di suatu wilayahdapat dilihat dari hasil

pemetaan diskontinuitas struktur geologi pada batuan di suatu wilayah. Data

diskontinuitas struktur geologi ini juga didukung oleh data deskripsi batuan,

data hidrologi, kekerasan batuan dan perhitungan sudut-sudut lereng.

c. Metode RMR digunakan untuk mengevaluasi ketahanan massa batuan

sebagai salah satu cara untuk menentukan kemiringan lereng maksimum yang

bisa diaplikasikan dalam hal pembuatan terowongan.

d. SMR adalah nilai sudut kemiringan lereng maksimum massa batuan yang

berada dalam kondisi stabil dan nilainya ditentukan dari nilai RMR-nya.

e. Gangguan kestabilan lereng dikontrol oleh kondisi morfologi (terutama

kemiringan lereng), kondisi batuan ataupun tanah penyusun lereng dan kondisi

hidrologi atau tata air pada lereng.

f. Taylor (1937, 1948) menerbitkan metode kestabilan cerun menggunakan

konsep tegasan keseluruhan dan berdasarkan kepada bulatan geseran.

Penggunaannya lebih sesuai bagi masalah-masalah yang melibatkan tanah

lempung tepu tak bersalir (iaitu bagi φ=0) atau bagi kes-kes yang kurang biasa

di mana tekanan air liang adalah sifar. Selain daripada itu, metode Taylor

(1948) memberikan pertimbangan khusus kepada beberapa keadaan cerun

seperti kes khusus kepada beberapa keadaan cerun seperti kes penenggelaman

dan penyusutan, resipan tetap dan kesan rekahan tegangan.

DAFTAR PUSTAKA

AIKLIE, L.D. 1985. Total and partial factors of safety in geotechnical engineering.Canadian Gerotechnical Journal, 22: 477-482.__________1987. Charts fot the design and evaluation of simple earth slopes using total and partial factors of safety: A review of several available methodsCanadian Geotechnical Journal, 24: 216-231.BISHOP, A.W. 1952. The stability of earth dams, Ph,D. Thesis, University of London.__________1954. the use of pore pressure coefficients in practice,

Geotechnique,4:148-152.__________1955. The use of the slip circle in the stability analysis of slopes,Geotechnique,5:7-17.BISHOP, A.W. and BJERRUM, H. 1960. The relevance of the triaxial test to thesolution of stability problems, ASCE Research Conference on Shear Strengthof Cohesive Soils, Boulder (Colorado): 437-501.BISHOP, A.W. and MORGENSTERN, N. 1960. Stability coefficient for earth slopes. Geotechnique,101:129-150.CASAGRANDE, A. 1950. Notes on the design of earth dams. Journal of the Boston Society of civil Engineers, 37:405-429.CHOWDHURY, R.N. 1977. A new approach to slope stability studies, ResearchReport, Dept. of Civil Eng., University of Wolongong, Australia.__________1978. Slope analysis. Development in geotechnical engineering, Dept. of Civil Eng., Vol. University ofWolongong, Australia, Vol. 22.COUSIN, B.F. 1978. Stability charts for sample earth slopes. ASCE Journal of the Geotechnnical Engineering Division, 104 (GT2): 267-279.DUNCAN, J.M. and BUCHIGNANI, A.L. 1975. AN engineering manual for slopestability analysis. University of California, Berkeley, CA.FELENIUS, W. 1936. Calculation of the stability of earth dams. Proceedings, Second Confrence on Large Dams, Washington, DC, Vol. 4:445-463.JANBU, N. 1954. Stability analysis of slopes with dimensionless parameter. D.Sc thesis, Harvard University, Cambridge, MA.ulan@unix.lib.itb.ac.id@jbptitbppHadi Suntoko, Mauritz L Tobing,Pusat Pengkajian Energi Nuklir, PPEN-BATAN.

PAPER GEOTEKNIK

”Kestabi lan Lereng”

Disusun untuk memenuhi Tugas Mata kuliah geoteknik

Oleh:

Petrus Roy T.S D1H040045

Reza Syahputra D1H040014

Annisa Dzawilfitri D1H040017

Handra Rasfi E.N D1H040028

Mintro Simanjuntak D1H040031

Yudi Yudiansyah D1H040032

Sigit Prasetya D1H040039

Yendri P.S D1H040043

JURUSAN TEKNIK GEOLOGIFAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM

UNIVERSITAS PADJADJARANJat inangor ,

2007